Oleh: TINA DEWI ROSAHDI 20506001

1. Defosforilasi dan Aktivasi PDH-E1α pada Rangka Otot Manusia Selama BergerakPengaruh Infusi Intralipid Oleh: TINA DEWI ROSAHDI 20506001

2. PDH-E1α Dephosphorylation and Activation in Human Skeletal Muscle During ExerciseEffect of Intralipid Infusion Henriette Pilegaard, Jesper B. Birk, Massimo Sacchetti, Marina Mourtzakis, D. Graham Hardie, Greg Stewart, P. Darrell Neufer, Bengt Saltin, Gerrit van Hall, and F. P. Wojtaszewski AMERICAN DIABETES ASSOCIATION, VOL. 55, NOVEMBER 2006 Metabolisme Biokimia

3. PENDAHULUAN • Keadaan fosforilasi PDH-E1α sisi 1 dan sisi 2 diharapkan menjadi sisi fosforilasi penting pada aktivitas PDHa dalam rangka otot. • Asumsi : uji aktivitas in vitro mengukur aktivitas PDH dalam bentuk aktif mencerminkan keadaan fosforilasi dan bukan merupakan modifikasi kovalen. • Diperlukan penjelasan peran sisi fosforilasi spesifik untuk aktivitas PDHa dan peran regulator PDH kinase/fosfatase. Metabolisme Biokimia

4. TUJUAN • Menyelidiki fosforilasi subunit piruvat dehidrogenase (PDH)-E1α. • Menyelidiki apakah asam lemak bebas (FFAs) meregulasi aktivitas PDH. Metabolisme Biokimia

5. Komplek Piruvat Dehidrogenase PDC merupakan komplek multienzim yang dilibatkan dalam dekarboksilasi piruvat, proses yang berhubungan dengan glikolisis dan TCA. Komponen PDC Metabolisme Biokimia

6. Komplek Piruvat Dehidrogenase Metabolisme Biokimia

7. Ikatan pada komponen PDC; PDH, E3, PDHKs (PDKs) dan PDPs Metabolisme Biokimia

8. PDH-E1α • PDHE1adalah heterotetramer subunit 2α dan 2β. • Mengkatalisis dekarboksilasi piruvat. • Distimulasi oleh insulin. • Diinhibisi oleh ATP, NADH, dan asetil-CoA. • Meregulasi aktivitas komplek PDColeh fosforilasi-defosforilasi tiga residu serin spesifik pada subunit E1α. Metabolisme Biokimia

9. Struktur PDH-E1 Metabolisme Biokimia

10. MODEL DAN METODE PENELITIAN • Subyek Penelitian • Parameter Darah • Glikogen Otot • Isolasi RNA, Transkripsi Balik, dan Kandungan cDNA • Real-Time PCR • Antibodi PDH • Karakterisasi Antibodi Subunit PDH-E1α • Preparasi Mitokondria • Homogenat/Lisat Otot Manusia • Aktivitas PDHa • Statistik Metabolisme Biokimia

11. HASIL DAN PEMBAHASAN • FFAs FFAs berperan dalam disregulasi PDH pada model binatang pengerat diabetes tipe 2. Efisiensi pemutusan triasilgliserol diberikan pada emulsi intralipid • infusi saline (kontrol) (●) • infusi intralipid/heparin (intralipid) (○) Metabolisme Biokimia

12. Insulin • Makanan pagi yang dikonsumsi subyek meningkatkan sedikit plasma insulin pada awal infusi. • Pada 4 jam masa istirahat  konsentrasi arterial plasma insulin pada kontrol menurun, pada intralipid tidak ada perubahan. • Infusi intralipid menimbulkan daya tahan insulin otot dan melemahkan aktivasi PDHa oleh insulin. • Diabetes tipe 2 berhubungan dengan peningkatan fosforilasi PDH-E1α selama istirahat dan fosforilasi mengurangi aktivitas PDHa pada stimulasi insulin. Metabolisme Biokimia

13. Glikogen otot • Pada 4 jam masa istirahat  tidak ada perubahan glikogen otot pada kedua percobaan. • Selama 45 menit awal bergerak  konsentrasi glikogen otot menurun pada kedua percobaan. Metabolisme Biokimia

14. Aktivitas PDH dalam bentuk aktif (PDHa) • infusi saline (kontrol) (■) • infusi intralipid/heparin (intralipid) (□) Metabolisme Biokimia

15. Aktivitas PDH dalam bentuk aktif (PDHa) • Infusi intralipid mempertahankan peningkatan aktivitas yang lebih daripada penurunan aktivitas PDHa selama bergerak  induksi FFA yang menginhibisi aktivitas PDK. • Peningkatan plasma FFA tidak menimbulkan sinyal yang menginduksi penghematan karbohidrat dalam rangka otot. Metabolisme Biokimia

16. Protein PDH-E1α dan keadaan fosforilasi Fosforilasi PDH-E1α sisi 1 Gerakan yang dilakukan menginduksi penurunan fosforilasi pada sisi 1 dan 2 pada subunit katalitik dalam PDH-E1α pada komplek PDH. • B: Representative blot protein PDH-E1α dan fosforilasi PDH-E1α sisi 1 dan 2. Fosforilasi PDH-E1α sisi 2 • infusi saline (kontrol) (■) • infusi intralipid/heparin (intralipid) (□) Metabolisme Biokimia

17. Protein PDH-E1α dan keadaan fosforilasi • Peningkatan fosforilasi PDH-E1α pada saat istirahat selama infusi intralipid tidak merusak regulasi aktivitas PDHa selama bergerak. • Mekanisme regulator yang diaktivasi selama bergerak mengesampingkan regulasi yang digunakan oleh peningkatan FFAs pada saat istirahat. • Gerakan bisa mengatasi disregulasi aktivitas PDH pada saat istirahat dalam diabetes tipe 2. • Metabolisme lipid dan glukosa, normal selama bergerak pada otot penderita diabetes tipe 2. Metabolisme Biokimia

18. Tingkat fosforilasi PDH-E1α berhubungan terbalik dengan aktivitas PDHa selama bergerak. A: Hubungan diantara fosforilasi PDH-E1α sisi 1 dan aktivitas PDHa. B: Hubungan diantara fosforilasi PDH-E1α sisi 2 dan aktivitas PDHa. C: Hubungan diantara fosforilasi PDH-E1α sisi 1 dan 2. • Mengindikasikan kesamaan dan regulasi gabungan di kedua sisi. • Defosforilasi pada sisi terjadi pada keadaan acak. Metabolisme Biokimia

19. Kandungan PDK dan PDP mRNA • infusi saline (kontrol) (■) • infusi intralipid/heparin (intralipid) (□) Kandungan mRNA pada PDK4 Tidak ada perubahan signifikan yang tampak pada PDK1, PDK2, PDK3, atau PDP2 mRNA pada saat istirahat atau selama bergerak. Kandungan mRNA pada PDP1 Metabolisme Biokimia

20. Kandungan PDK dan PDP mRNA • Perbedaan tingkat plasma FFA dan plasma insulin menyebabkan perbedaan pada ekspresi PDK4 mRNA. • PDP1 mRNA mengalami penurunan regulasi pada rangka otot manusia selama bergerak, sementara PDP2 mRNA tidak dipengaruhi. • Isoform PDKs dan PDPs mempunyai jaringan distribusi yang unik dan sensitifitas spesifik pada aktivator dan inhibitor. • Ekspresi regulasi spesifik isoform PDK dan PDP merupakan perubahan penting pada fosforilasi PDH-E1α dan aktivitas PDH dan bisa menjadi target pada disregulasi PDH dalam diabetes tipe 2. Metabolisme Biokimia

21. KESIMPULAN • Gerakan yang dilakukan dan modifikasi infusi intralipid mengurangi fosforilasi PDH-E1α pada kedua sisi 1 dan 2 dalam rangka otot manusia. • Ada hubungan terbalik antara fosforilasi PDH-E1α dan aktivitas PDHa dalam rangka otot manusia. • Peningkatan plasma FFAs tidak merubah aktivitas PDHa, meskipun fosforilasi PDH-E1α meningkat. Metabolisme Biokimia

22. REFERENSI • Frank, Rane A. W. The Molecular Origins of Specificity in the Assembly of a Multienzyme Complex. 2005. Elsevier. • Holness, M. J, Sugden, M. C. Regulation of pyruvate dehydrogenase complex activity by reversible phosphorylation. 2003. Biochemical Society. • Patel, M. S, Korotchkina, L. G. Regulation of the pyruvate dehydrogenase complex. 2006. Bochemical Society. Metabolisme Biokimia

23. Terima Kasih Metabolisme Biokimia