Basispracticum Biologische Chemie - Biochemistry

het sequencen van DNA de aminozuurvolgorde van een eiwit te bepalen.
Ook zijn methoden ontwikkeld om eiwitten op grote schaal te produceren
en te modificeren. Door deze ontwikkelingen is het bepalen van de driedimensionale
structuur van een eiwitmolecuul vergeleken met 30 jaar geleden
eenvoudiger en vooral sneller geworden. Naast de kristallografie kan de
multidimensionale NMR ook gebruikt voor de structuurbepaling van kleinere
eiwitten (< 30 kDa).
Voor het op moleculair niveau doorgronden van de enzymkatalyse is kennis
van de structuur van een enzym noodzakelijk. Maar met alleen deze
informatie is het werkingsmechanisme van een enzym niet volledig op te
helderen omdat structuurfluctuaties vaak essentieel zijn voor de katalyse.
Kristallen geven slechts informatie over één structuur tenzij men kristallen
kan groeien van verschillende conformaties van het eiwit, geïnduceerd door
de binding van substraten/remmers.
Algemene eigenschappen van lactaat dehydrogenase (Biochemistry
hoofdstuk 8, 6de editie p. 223; 5de editie p. 207)
Lactaat dehydrogenase (LDH) is een belangrijk enzym in een aantal metabole
routes. Het vormt de spil in het evenwicht tussen het anabolisme en
het katabolisme van koolhydraten. De reactievergelijking van de door LDH
gekatalyseerde reactie is:
pyruvaat + NADH + H + lactaat + NAD +
In de anaërobe glycolysereacties van de skeletspier is LDH het laatste enzym
in een serie, die de omzetting van glucose (glycogeen) in lactaat katalyseren
waarbij er per glucose molecuul twee moleculen ATP gevormd worden. Het
in de spier gevormde lactaat diffundeert naar het bloed waar het na opname
door de lever wordt omgezet in pyruvaat en vervolgens via de reacties van
de gluconeogenese in glucose of glycogeen.
In aërobe weefsels zoals hartspier, wordt lactaat opgenomen uit het bloed
en via LDH omgezet in pyruvaat dat daarna via de citroenzuurcyclus en
ademhalingsketen wordt geoxideerd waarbij er per lactaat ongeveer 14
moleculen ATP worden gevormd.
Mensen hebben twee LDH genen. Een H- en een M-type. De aminozuurvolgorde
is voor 75% identiek. Een werkzaam lactaat dehydrogenase bestaat uit
vier subeenheden die elk een katalytische plaats hebben. Met twee genen
zijn dus vijf combinaties mogelijk die allen worden aangetroffen. De differentiële
expressie van de twee LDH genen is weefselspecifiek. Het H-type enzym
heeft een hoge affiniteit voor de substraten (werkt dus reeds optimaal
bij lage substraatconcentraties) maar wordt bij wat hogere pyruvaatconcentraties
geremd. Deze eigenschappen zorgen ervoor dat in hartspier (met
overwegend H-type enzym, H4) bij een hoge pyruvaatproductie, pyruvaat
niet omgezet wordt in lactaat. In skeletspier waar overwegend het M-type
aanwezig is (M4), wordt bij een hoge pyruvaatproductie, pyruvaat wel omgezet
in lactaat. De hartspier kan hierdoor niet verzuren en ophouden met
werken, de skeletspier kan wel tijdelijk een grote inspanning leveren, maar
verzuurt dan wel.
- 29 -