LDH

LAKTAT DEHİDROGENAZ
HAZIRLAYANLAR:
Ebru UĞURLU (040559030)
Prof. Dr. Figen ERKOÇ
Gazi Eğitim Fakültesi
GAZİ ÜNİVERSİTESİ
LAKTAT DEHİDROGENAZ
¾Sitoplazmik bir enzimdir.
¾Glikoliz metabolizması sonucu oluşan pirüvatı
laktat’a reversibl olarak dönüştüren enzimdir.
¾4 polipeptid zincirinden oluşmuş bir polimerdir.
¾Aktif formu bir homotetramerdir, yani 4
subüniteden oluşmuştur.
¾Her subunite, 334 amino asitlik tek bir peptit
zincirinden oluşmuştur.
¾Tetramerde, subüniteler eşit pozisyonları işgal
edip; her monomerde bir aktif bölge bulunur.
• Tetramer
http://www.cryst.bbk.ac.uk/PPS95/course/9_quaternary/ldh.gif
The enzyme, Lactate
Dehydrogenase,
provides an example of
quaternary structure.
Four chains come
together to form the
complex shown in the
back bone and cartoon
form. In the following
cartoon, the color
scheme has been
changed so that each
separate chain is a
different color. Many
foods contain far more
complex quarternary
structures that will be
discussed at the
appropraite time
http://class.fst.ohiostate.edu/FST605/lectures/Lect10.html
URL 1 (açıklama için kaynaklara bakınız)
URL 2 (açıklama için kaynaklara bakınız)
¾ Tüm dehidrogenazlar, redükleyiici kuvvetlerin transferi
için koenzimlere ihtiyaç duyar.
¾ LDH, nikotinamid adenin dinükleotide (NAD+)’a ihtiyaç
duyar. NAD+, 5’-AMP ve baz olarak nikotinamid içeren
nükleotitden oluşur.
• LDH, NADH’ dan piruvata veya laktattan NAD+’ye
redükleyici eşdeğerlerin transferini katalizler.
Piruvat + NADH + H+ ↔ Laktat + NAD+
• Reaksiyonun dengesi sağa doğrudur. Ancak yüksek
laktat ve NAD+ konsantrasyonları varlığında, laktatın
piruvata oksidasyonu da mümkündür. LDH, reaksiyonu
her iki yönde katalizler ancak tüm enzimler gibi kimyasal
dengeyi etkilemez.
Crystal
structure of
lactate
dehydrogenos
a from
Plasmodium
vivax:
complex with
NADH.
•
http://www.epidna.com/structure.php?start=840
NAD - lactate
dehydrogenase (LDH) complex. The NAD
(coloured) is bound in a
bent conformation: Only
part of the LDH enzyme
is shown. The alphahelices are displayed as
bands, the beta - pleated
sheets as arrows. Amino
acid side chains that are
in direct contact with
NAD are outlined.
• NAD- laktat dehidrogenaz kompleksi
http:// www.biologie.uni-hamburg.de/bonline/e19/19b.htm
• http://www.chem.uwec.edu/Webpapers2001/clare
ymm/Pages/III/mech3.html
http://www.biochem.arizona.edu/classes/bioc462
/462b/glycolysis.html
• LDH’nın katalitik ara ürünlerinin ömürleri son
derece kısadır;bu sebeple deneysel olarak
belirlenmeleri oldukca zordur.
• Bir çok amino asit birimi, LDH’nın aktif merkezinde
rol oynar. Substrat ve koenzimin bağlanmasında
görev alır veya katalitik reaksiyon basamaklarının
birinde doğrudan rol oynarlar.
En önemli üç yan zincir:
• Arjinin-171’in artı yüklü guanidinium grubu,
substratın karboksilat grubunu elektrostatik
etkileşimlerle bağlar.
• Histidin-195’in imidazol grubu, asit-baz
katalizinde rol alır.
• Arjinin-109’un yan zinciri geçiş evresinin
stabilasyonu için önemlidir.
İki önemli arjinin
birimi, kataliz
sırasında kalıcı
olarak
protonlanırken,
His-195 yükünü
değiştirir.
http://www.bioc.aecom.yu.edu/labs/calllab/highlights/LDH.htm
http://www.siu.edu/departments/biochem/bmb_cours
es/mbmb451b/sample_problems/mbmb451b_spsol_
05.html
•
For LDH, His195 serves as a general base catalyst by removing a H+ from
the C2 hydroxyl group of lactate
İzoenzimler iki gen lokusu tarafından
belirlenirler. Bunlar:
• H-tip (heart=kalp)
• M-tip (muscle=kas tipi)
• H, özellikle kalp kasından izole edilen alt birimi, M ise
iskelet kasındaki alt birimi ifade eder.
LDH izoenzimlerinin kompozisyonu ve bulunduğu
dokular;
İzoenzim
Tetramerin kompozisyonu
Bulunduğu doku
LDH1
HHHH
H4
Kalp ve eritrosit için spesifik
LDH2
HHHM
H3M
Kalp kası
LDH3
HHMM
H2M2
Trombositler için spesifik
LDH4
HMMM
HM3
İskelet kası ve karaciğerde
LDH5
MMMM
M4
İskelet kası ve karaciğer için spesifik
Kontrol fare dokularından elde edilen LDH izozimlerinin doğal jel elektroforezi.
LDH’nın 5 izoenzimi vardır ve elektroforetik alanda anoda doğru hareketlerinin hızlarına
göre numaralandırılır.
http://www.molvis.org/molvis/v11/a85/acosta-fig3.html
En fazla bulunduğu dokular sırası ile;
Kalp
Karaciğer
İskelet kası
Eritrosit
Trombositler
•
•
•
•
•
•
•
•
Elektroforezde en hızlı göç eden izoenzim LDH1
Elektroforezde en yavaş göç eden izoenzim LDH5
Plazmada en fazla bulunan izoenzim LDH2
Kalpte en fazla bulunan izoenzim LDH1
Trombositlere spesifik izoenzim LDH3
Böbrekte en fazla bulunan izoenzim LDH1
Bağırsakta en fazla bulunan izoenzim LDH3
Konjestif hepatomegalide en fazla artan izoenzim
LDH5
• LDH1 izoenzimi karaciğer ve iskelet kasında
bulunmaz.
URL 3 (açıklama için kaynaklara bakınız)
Fig. 2. A ribbon diagram of
the structure of LDH in the
vicinity of the active site. The
protein is shown in grey with
the 'mobile' loop shown in
purple and its two Arg
residues shown in red; the
loop closes over the binding
pocket after both NADH and
substrate are bound and
Arg109 of the mobile loop
comes in contact with bound
substrate. NADH is shown
with
the
its
adenosine
(yellow),
pyrophosphate
(blue),
and
nicotinamide
(green) moieties.
Bound
substrate is not shown, but
its location is located at the
end of the nicotinamide
moiety of NADH.
Adenosine
Arg
Pyrophosphate
Hareketli halka
nicotinamide
Protein
http://www.bioc.aecom.yu.edu/labs/calllab/highlights/LDH.htm
•
http://pagespersoorange.fr/jeanjacques.auclair/trava
ux/exper/ldh/compar.
htm
LDH
G3PHD
•
http://pagesperso-orange.fr/jeanjacques.auclair/travaux/exper/ldh/transnad.htm
•
http://www.chem.uwec.edu/Webpapers2001/clare
ymm/Pages/III/exmp3.html
Lactate
Dehydrogenase is a
tetramer composed of
two different 35kD
subunits, M and H.
The H type is found
predominantly in the
heart while the M type
is found primarily in
muscle and the liver.
The M and H subunits
associate to form five
different tetramers.
These tetramers,
called isozymes, can
be composed of the
following subunit
combinations: H4,
H3M1, H2M2, H1M3
and M4. The M4
subunit is optimized
to convert pyruvate to
lactate
LDH’nın artığı hastalıklar;
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Akut MI…….. LDH1 / LDH2 > 2
Megaloblastik anemi…….. LDH1 / LDH2 oranı artar
Viral hepatit, siroz, tıkanma sarılığı…….. LDH5 artar
Kanser metastazı, müsküler distrofi….. LDH5 ve LDH5
artar
Pulmoner emboli, pnömoni, lenfositoz, akut pankreatit ve
karsinom…. LDH3 artışı ön plandadır.
Akut lösemi……. LDH2 ve LDH3 artar
İskelet kası ve karaciğer hasarı
Şok
Myokarditis
Hepatik konjesyon
Testis tümörleri, lenfoma, lösemi
Zymogram of LDH isoenzyme
patterns in human prostate
cancer cell lines. Note the
relatively high expression of
isoenzymes LDH-5, -4, -3 and 2 in LNCaP cells (lane 1), but
expression of only LDH-5 and 4 in the LNCaP-LN3 cell line
(lane 2). Equal amounts of
protein were loaded for each of
the two cell lines and performed
in triplicate. Expression of all
five isoenzymes LDH-1, -2, -3, 4 and -5 can be seen in mouse
heart (Ht), used as a positive
control.
•
http://www.nature.com/onc/journal/v25
/n20/fig_tab/1209262f7.html
LDH’nın katalizlediği pirüvatın
redüksiyonunda rol alan kısmi reaksiyonlar:
• Koenzim NADH bağlanır.
• Pirüvatın karbonil grubunun ve koenzimin
nikotinamid grubunun birbirine göre optimal
yönlenmeye ulaşması ve bu yönlenmenin
sabitlenmesi önemlidir. 98-111 halkası bundan
sonra aktif merkez üzerine kapanır. Bu,
polaritede belirgin bir düşüşe yol açar ve
böylece geçiş evresinin oluşumunu teşvik eder.
• Geçiş evresinde, bir hibrit iyonu H-, koenzimden
karbonil karbonuna transfer edilir. Oksijen
üzerindeki geçici olarak oluşmuş eksi yük Arg109 ile elektrostatik etkileşim ile stabilize edilir.
• Aynı anda, His-195 ‘ten bir proton bu oksijen atomuna
transfer edilir ve enzim bağımlı ürünler olarak laktat ve
NAD+’yi oluşturur.
• Bundan sonra halka açılır, laktat enzimden ayrılır ve His195’in geçici olarak yükü uzaklaştırılmış olan imidazol
grubu, etraftaki sudan proton bağlar.
• Son olarak oksitlenmiş koenzim NAD+uzaklaştırılır ve
enzim orijinal haline geri döner.
NOT: Aynı basamaklar laktat’ın pirüvata oksidasyonu
sırasında da gerçekleşir, ancak ters yönde olur.
• Laktat dehidrogenaz (LDH) aktivitesinin ölçülmesi;
indirgenen koenzim NADH+H+ ışığı 340 nm’de
absorblarken, NAD+’nın absorblamamasına dayanır.
KAYNAKLAR
• 1., 6., 12., 25., 26. slayt; Renkli Biyokimya Atlası,
Nobel Tıp Kitapevleri (Aralık 2002)
Jan Koolman
Klaus-Heinrich Röhm
QU 17
K82e
2003a
• 17., 18., 23. slaytlar: Biyokimya ve Klinik Biyokimya,
Nobel Tıp Kitapevleri (ocak 2004)
Dr. Ufuk Başal
QU 18.2
B297b
• 1. slayt; Harper’ın Biyokimyası 24. baskı (1996) Barış
Kitabevi
QU 4
HAR
1999
dik
• 15. slayt; Biyokimya Olgu Sunumlu Yaklaşım, Palme
Yayımcılık (2000)
Montgomery Conway Spector Chappel
Çeviri Editörü: Prof. Dr. Nilgün Altan
6. Baskıdan çeviri
•
•
•
•
•
•
URL 1, URL 2, URL 3 için;
http://mek.oszk.hu/adatbazis/lexikon/phplex/lexikon/nyito.php3
?u=_H9152&k=39&s=6&nofr=1 bu adrese girince.
LDH:EC 1.1.1.27, tejsav dehidrogenáz, 2 féle fehérjeláncból állhat
M (=muscle, 331 as, Mw 36.557 kD, Human muscle) és H (=heart,
333 as, Mw 36.507 kD, Human), 4 alegységes enzim. így 5
izoenzime állhat elő: LDH1 = HHHH és az LDH2 = HHHM a
szívizomra, VVT-re jellemző, míg az LDH5 = MMMM a májra,
vázizomra jellemző. Szerepe a VVT ben, vagy fokozott
izomműködéskor a glukolízis biztosítása a NAD regenerálásával. A
3. fajta az X típus (331 as, Mw 36.166 kD, Human testis) csak a
spermatozoaban fordul elő. Irod. 1i10
LDH tıklayınca 4. Slayttaki resim açılıyor
M tıklayınca 18. Slayttaki resim açılıyor
1i10 tıklayınca çıkıyor 5. Slayttaki resim açılıyor.