Die Pyruvatdehydrogenase, kurz PDH, ist ein Enzym, das die Reaktion von Pyruvat zu Acetyl-CoA katalysiert, und damit die Glykolyse an den Citrat-Zyklus anschließt.
Die Pyruvatdehydrogenase befindet sich in der Matrix, d.h. im Innenraum der Mitochondrien und kann nicht in der gleichen Weise reguliert werden wie Enzyme des Zytosols. Die mitochondriale Membran ist nicht für cAMP permeabel. Außerdem sind Phosphorylierungen, die in den Mitochondrien ablaufen, im Vergleich zum Zytosol von geringer Bedeutung.
Die Aktivität der Pyruvatdehydrogenase wird durch eine reversible Phosphorylierung gesteuert: Sind hinreichende Mengen an Acetyl-CoA und NADH im Mitochondrium vorhanden, wird die Pyruvatdehydrogenase durch die Phosphorylierung abgeschaltet. Dies geschieht, da hohe Pyruvatkonzentrationen die Phosphorylierung unterbinden. Das PDH bleibt so im aktiven Zustand und das angesammelte Pyruvat kann verarbeitet werden.
Diese Hemmung kommt dadurch zustande, dass eine Kinase durch Acetyl-CoA und NADH stimuliert wird. Darauf folgt eine Phosphorylierung der E1-Untereinheit des Enzyms an einem bestimmten Serinrest. Folglich unterdrücken hohe Pyruvat-Konzentrationen die Aktivität der Kinase.
Soll das Enzym wieder aktiviert werden, wird – durch eine Phosphatase – die inaktivierende Phosphatgruppe am Serinrest der E1-Untereinheit abgespalten. Die Phosphatase ist ebenfalls ein Bestandteil des PDH-Multienzymkomplexes. Da die Phosphatase von Calcium-Ionen abhängig ist, vermutet man, dass die mitochondriale Calciumkonzentration einen Einfluss auf die Aktivität der PDH hat.
Acetyl-CoA und NADH vermitteln an der Pyruvatdehydrogenase eine klassische Produkthemmung. Sind sie in ausreichenden Mengen an den Mitochondrien akkumuliert, blockieren sie an den Untereinheiten der PDH die Bindestellen für Coenzym A und auch für NAD+.
Autor: Fabienne Reh, DocCheck, erstellt mit BioRender.com; lizenziert unter CC BY-NC-SA 3.0; adaptiert nach Rassow et al., 2008 ("Duale Reihe Biochemie")
