Enzymaktivitätsmessung für Dihydrolipoyl-Dehydrogenase

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Dihydrolipoyl-Dehydrogenase (EC 1.8.1.4) ist ein mitochondrial strukturell konserviertes homodimeres Flavoprotein, das zur Familie der Pyridinnukleotid-Disulfid-Oxidoreduktasen gehört, die in aeroben Organismen weit verbreitet ist. Dihydrolipoyl-Dehydrogenase katalysiert die Oxidation eines dihydrolipoyl-Rests, der kovalent an ein Komponentenprotein gebunden ist, sowie die umgekehrte Reaktion wie folgt:

Protein N⁶-(dihydrolipoyl)lysin + NAD⁺ ↔ Protein N⁶-(lipoyl)lysin + NADH + H⁺

Dihydrolipoyl-Dehydrogenase wurde aus einer Vielzahl von Organismen charakterisiert, einschließlich Bakterien, Eukaryoten und Archaeen. Dieses homodimerische Enzym enthält ein fest, aber nicht kovalent gebundenes Flavin-Nukleotid-Molekül, ein Redox-Disulfid und eine NAD⁺-Bindungsstelle in jeder seiner Untereinheiten. In Pflanzen ist Dihydrolipoyl-Dehydrogenase ein wichtiger Bestandteil mehrerer mitochondrialer Multienzymkomplexe, die eng mit dem Zitronensäurezyklus (TCA-Zyklus) verbunden sind, nämlich dem Pyruvatdehydrogenasekomplex (oder seiner Isoform 2-Oxoglutarat-Dehydrogenase), den verzweigten Ketten 2-Oxoacid-Dehydrogenase-Multienzymkomplexen und den Glycin-Decarboxylase-Komplexen. Daher spielt Dihydrolipoyl-Dehydrogenase eine entscheidende Rolle im Glycin-, Serin- und Threonin-Stoffwechsel, im Propanoatstoffwechsel und im TCA-Zyklus zur Energieproduktion.

Im Gegensatz zum Glycin-Decarboxylasekomplex, der relativ instabile Komplexe bildet, sind die 2-Oxoacid-Dehydrogenase-Komplexe stabil und bestehen aus drei Komponenten: E1-Untereinheit (2-Oxoacid-Dehydrogenase), E2-Untereinheit (Dihydrolipoyl-Acyltransferase) und E3-Untereinheit (Dihydrolipoyl-Dehydrogenase). E1 ist verantwortlich für die anfängliche Freisetzung von CO₂ und die reduktive Acetylierung von Lipoamid-Prothesengruppen, die an die oligomere E2-Kernassemblierung gebunden sind, wobei der Transfer über ein α-Hydroxyethyliden-Thiamin-Diphosphat-Intermediat erfolgt. E2 vermittelt den Transfer der Acetylgruppe vom S-Acetyl-Dihydrolipoamid-Intermediat zu CoA mit einem FAD-gebundenen E3, das die Re-Oxidation der reduzierten Lipoamid-Prothesengruppen katalysiert, gekoppelt an die NADH-Produktion.

Abbildung: Die Kristallstruktur der menschlichen Dihydrolipoyl-Dehydrogenase, die mit NAD⁺ komplexiert ist.
PDB: 1ZMC

Dihydrolipoyl-Dehydrogenase kann auch freies Dihydrolipoat, Dihydrolipoamid oder Dihydrolipoyllysin als Substrat verwenden. Sie wird oft als „Diaphorase“ bezeichnet, aufgrund ihrer charakteristischen Flavin-Gruppe und NADH-Oxidase-Aktivität, wobei der Elektronenakzeptor in der Regel ein oxidierter Farbstoff wie Methylenblau ist. Daher wird angenommen, dass Dihydrolipoyl-Dehydrogenase als Pro-Oxidans fungiert. Darüber hinaus wurde bei Menschen berichtet, dass ein Mangel an Dihydrolipoyl-Dehydrogenase ein Ziel für Therapien bei Erkrankungen wie Friedreich-Ataxie und Ischämie-Reperfusionsschäden ist. Somit kann man sehen, dass Dihydrolipoyl-Dehydrogenase als ein zentrales Enzym im biologischen Stoffwechsel und in der medizinischen Forschung dient. Die Aktivitätsassays dieses Enzyms sind jedoch nicht gut entwickelt worden, um ein besseres Verständnis dieses Enzyms zu erreichen. Glücklicherweise nutzt Creative Enzymes die fortschrittlichsten spektrophotometrischen Instrumente, um die enzymatische Aktivität der Dihydrolipoyl-Dehydrogenase genau zu messen. Unsere Dienstleistungen und Produkte sind die vertrauenswürdigsten und bewährtesten auf dem Markt, mit engagierter Marketing- und technischer Unterstützung. Ihr Unternehmen ist mit uns gut positioniert, um erfolgreich zu sein.