Complexe pyruvate déshydrogénase

Le complexe pyruvate déshydrogénase (PDC) est l'association de trois enzymes intervenant séquentiellement pour catalyser la décarboxylation oxydative du pyruvate en acétyl-CoA. Le pyruvate est notamment issu de la glycolyse, tandis que l'acétyl-CoA est, par exemple, le point d'entrée du cycle de Krebs, qui fonctionne dans la foulée de la chaîne respiratoire pour parachever l'oxydation du groupement acétyle de l'acétyl-CoA.

Le PDC est structurellement apparenté au complexe α-cétoglutarate déshydrogénase et au complexe 3-méthyl-2-oxobutanoate déshydrogénase, constitués comme lui d'une décarboxylase, d'une acyltransférase et d'une oxydo-réductase. Chez les procaryotes, il est organisé selon une symétrie qui varie suivant les espèces, cubique chez les bactéries à Gram négatif, avec 24 sous-unités E2[1], et dodécaédrique chez les bactéries à Gram positif, avec 60 sous-unité E2[2]. Chez les eucaryotes, on le trouve dans la matrice mitochondriale, l'enzyme humaine étant constituée de 96 sous-unités organisées selon une symétrie dodécaédrique[3].

Enzyme	Abrév.	Cofacteurs	Nombre de sous-unités
			Procaryotes	Eucaryotes
Pyruvate déshydrogénase EC 1.2.4.1 : décarboxylase	E1	Thiamine pyrophosphate (TPP)	24	30
Dihydrolipoamide S-acétyltransférase EC 2.3.1.12 : acyltransférase	E2	Lipoamide / dihydrolipoamide Coenzyme A (CoA-SH)	24-60	48-60[4]
Dihydrolipoyl déshydrogénase EC 1.8.1.4 : oxydo-réductase	E3	Flavine adénine dinucléotide (FAD) Nicotinamide adénine dinucléotide (NAD+)	12	12

La réaction globale catalysée par le complexe pyruvate déshydrogénase est la suivante :

	+ CoA-SH + NAD+ → NADH + H+ + CO2 +
Pyruvate		Acétyl-CoA

Le mécanisme de cette réaction, qui fait intervenir successivement les enzymes E1, E2 et E3, chacune avec ses cofacteurs, est assez complexe, et peut être résumé par le schéma simplifié ci-dessous :

Mécanisme réactionnel du complexe pyruvate déshydrogénase (R = H sur ce schéma) :
- la pyruvate déshydrogénase (E1) catalyse les étapes A et B avec la thiamine pyrophosphate (TPP),
- la dihydrolipoamide S-acétyltransférase (E2) catalyse l'étape C avec le lipoamide et la coenzyme A (CoA-SH),
- la dihydrolipoyl déshydrogénase (E3) catalyse les étapes D et E avec la FAD et la NAD⁺.