Warum wird GTP, nicht ATP, im Glukoneogenese- und TCA-Zyklus produziert?

Sowohl in der Glukoneogenese als auch im TCA-Zyklus gibt es jeweils einen Punkt, an dem GTP anstelle des üblichen ATP produziert wird. Meine Frage ist, warum GTP und nicht ATP für diese 2 spezifischen Schritte?

Ich habe Ihren Titel ergänzt, um den Fokus auf GTP zu legen. Das ist eine gute Frage. Ich muss sagen, dass ich mich selbst darüber gewundert habe und nie eine Antwort gesehen oder gefunden habe, obwohl ich mir nicht viel Mühe gegeben habe.
Willkommen bei Biology.SE. Das ist eine gute Frage, vielleicht interessiert Sie diese Frage, warum ATP der bevorzugte Energieträger ist.

Antworten (1)

Gute Frage. Beginnend mit dem Krebszyklus gibt es eigentlich keine spezifische Antwort, da sowohl GTP als auch ATP produziert werden. Lesen Sie zunächst diesen Artikel, warum GTP das häufigere Produkt ist:

Es kann sein, dass am Anfang sowohl GTP als auch ATP gleichermaßen für Energie zur Verfügung standen und dass die Succinyl-CoA-Synthetase-Reaktion zufällig GTP wählte und diese Reaktion auch heute noch, Milliarden von Jahren später, bei uns ist, obwohl wir den TCA-Zyklus im Uhrzeigersinn ablaufen lassen (vorwärts) statt rückwärts.

Es können also tatsächlich sowohl ATP als auch GTP produziert werden. Und tatsächlich werden je nach Organismus beide produziert. Siehe diesen Artikel:

Ein Schritt mit erheblicher Variabilität ist die Umwandlung von Succinyl-CoA in Succinat. Die meisten Organismen verwenden EC 6.2.1.5 , Succinat-CoA-Ligase (ADP-bildend) (trotz seines Namens wirkt das Enzym auf dem Weg in Richtung der ATP-Bildung). In Säugetieren wirkt auch ein GTP-bildendes Enzym, Succinat-CoA-Ligase (GDP-bildend) (EC 6.2.1.4 ). Der Nutzungsgrad jeder Isoform ist gewebeabhängig. Bei manchen acetatproduzierenden Bakterien wie Acetobacter aceti katalysiert ein ganz anderes Enzym diese Umwandlung – EC 2.8.3.18B. Succinyl-CoA:Acetat-CoA-Transferase. Dieses spezialisierte Enzym verbindet den TCA-Zyklus mit dem Acetatstoffwechsel in diesen Organismen. Einige Bakterien wie Helicobacter pylori verwenden noch ein weiteres Enzym für diese Umwandlung – Succinyl-CoA:Acetoacetat-CoA-Transferase (EC 2.8.3.5 ).

Es gibt also keine strikte Regel, dass in diesem Schritt nur GTP anstelle von ATP produziert wird. Und schließlich spielt es keine große Rolle, da beide die gleiche Energie tragen.

Krebs Zyklus

Nun zur Gluconeogenese kommend , wird GTP durch das Enzym Phosphoenolpyruvat Carboxykinase oder PEPCK hydrolysiert . Dieses Enzym kann je nach Enzymtyp sowohl mit ATP als auch mit GTP arbeiten. Siehe diesen Artikel (Links separat hinzugefügt):

Es ist unter EG-Nummer 4.1.1 eingestuft. Es gibt drei Haupttypen, die sich durch die Energiequelle zum Antreiben der Reaktion unterscheiden:

Glukoneogenese

Daher gibt es kein strenges Protokoll für die Verwendung bestimmter Energieträger im Prozess, sowohl ATP als auch GTP können in der Reaktion verwendet werden. Nur weil GTP häufiger verwendet wird, wird es in der Reaktion anstelle von GTP/ATP erwähnt.

Ich würde sagen, es ist nicht bekannt, ob die GTP/ATP-Unterscheidung wichtig ist – vielleicht spielt es wirklich keine Rolle, da die beiden ineinander umgewandelt werden können – aber vielleicht doch. Die Kinetik ist wahrscheinlich anders, da die GTP-Konzentration typischerweise ein ist Größenordnung kleiner als ATP. Vielleicht gibt es einen Kompartimentierungseffekt, den wir nicht verstehen, wie bei NAD/NADP. Es ist merkwürdig, dass wichtige anabole Prozesse GTP (Proteinsynthese, Glukoneogenese) verwenden, während andere energieintensive Prozesse (Pumpen, Motorproteine) ATP verwenden ...
@roland das ist ein gültiger Punkt, es gibt noch viel mehr, das unbekannt bleibt. Aber bei der Suche fand ich heraus, dass diese Unterscheidung (GTP/ATP) nur auf die verschiedenen Enzymtypen beschränkt ist: verschiedene Typen desselben Enzyms verwenden unterschiedliche Moleküle. Vielleicht haben Enzyme im Laufe der Evolution entweder gelernt, dass GTP ebenfalls nützlich ist, oder sie haben versucht, sich so weit wie möglich auf ATP zu verlassen. Aber ich werde mehr Details hinzufügen, wenn ich sie finde :)
Warum wird GTP, nicht ATP, im Glukoneogenese- und TCA-Zyklus produziert?
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