Citrato Sintasi: l’enzima regolatore del ciclo di Krebs

Citrato sintasi: l’enzima regolatore

 

La Citrato Sintasi è un enzima localizzato nella matrice mitocondriale ed è sintetizzato dai ribosomi nel citoplasma. Inoltre è un enzima appartenente alla classe delle transferasi formato da due sub-unità ognuna costituita da un singolo polipeptide con due domini. Uno più piccolo e flessibile e uno più grande rigido ed il sito attivo è collocato fra i due domini.

 

Funzioni e regolazione della Citrato Sintasi

L’enzima permette la realizzazione della prima tappa delle otto che compongono il ciclo di Krebs.

In particolare catalizza la reazione di condensazione dell’Acetil-CoA con l’Ossalacetato formando il Citrato. Poiché l’Ossalacetato ha una concentrazione relativamente bassa, l’enzima risulta fondamentale per dare il corretto avvio all’intero ciclo.

Inoltre la reazione è fortemente esoergonica con ΔG’0 pari a -32,2 kJ/mole ed in condizioni standard è irreversibile.

La citrato sintasi è un enzima che fa parte delle sintasi che hanno la caratteristica di catalizzare le reazioni di condensazione che non necessitano come fonte energetica di nucleosidi trifosfato.

Al contrario viene inibita da elevate concentrazioni di NADH e di Succinil-CoA che sono prodotti nelle tappe successive del ciclo di Krebs.

Di conseguenza in questa condizione l’enzima diventa sede di modulazione allosterica negativa e la reazione non segue la cinetica di Michaelis-Menten. Infatti la curva della velocità di reazione assumerà una forma sigmoide anziché iperbolica. Inoltre la Vmax della reazione non cambierà e la Km aumenterà con la conseguenza di abbassare l’affinità della citrato sintasi per il substrati della reazione.

 

La formazione della Citrato Sintasi

La formazione della citrato sintasi avviene a seguito di modificazioni conformazionali con il seguente meccanismo di azione.

• L’Ossalacetato si lega all’enzima modificandone il dominio flessibile e creando un sito di legame per l’Acetil-CoA;
• L’atomo di carbonio metilico del gruppo acetilico si lega al gruppo carbonilico dell’Ossalacetato formando, sempre sul sito attivo dell’enzima, un intermedio transitorio il Citril-CoA;
• Dunque quest’ultimo provoca un ulteriore cambiamento conformazionale dell’enzima e per effetto dell’idrolisi del legame tioestere viene rilasciato il CoA-SH (il Coenzima A) e il Citrato.

 

Importanza biologica della Citrato Sintasi

La Citrato sintasi oltre a rivestire un importanza fondamentale nel ciclo di Krebs è utilizzata come marcatore biologico per determinare la densità mitocondriale nel muscolo scheletrico.

Inoltre la variazione dell’attività dell’enzima è misurata in modelli murinici dove gli animali sono sottoposti ad esercizio fisico di resistenza di tipo acuto e cronico. Questo tipo di esperimento viene comparato ad altri simili ma con modelli umani. Infatti la misurazione dei livelli di citrato sintasi viene confrontata tra individui allenati e non.

Infine per quanto riguarda l’attività fisica e sportiva la variazione dell’attività della citrato sintasi sembrerebbe essere positivamente legata alla variazione di potenza aerobica (VO2max). Ad esempio come l’allenamento aerobico oppure l’allenamento intervallato ad alta intensità (H.I.I.T.).

 

A cura del Dottor Stefano Murisengo

 

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