PQQ 参与能量代谢主要体现在多个方面,以下为您详细介绍:
作为辅酶参与氧化还原反应
在微生物中:PQQ 是多种细菌中醇脱氢酶、葡萄糖脱氢酶等的辅酶。以葡萄糖脱氢酶为例,PQQ 作为辅酶与酶蛋白结合形成全酶,在细胞内催化葡萄糖氧化为葡萄糖酸,同时 PQQ 接受葡萄糖氧化过程中脱下的电子,自身被还原为 PQQH₂。随后,PQQH₂将电子传递给电子传递链中的其他电子载体,如细胞色素等,从而使电子能够在细胞内有序传递,为细胞的能量代谢提供动力。
在哺乳动物中:PQQ 是线粒体中某些依赖于黄素腺嘌呤二核苷酸(FAD)的脱氢酶的辅酶,参与三羧酸循环(TCA 循环)等关键的能量代谢过程。例如,在α-酮戊二酸脱氢酶复合体中,PQQ 协助酶将α-酮戊二酸氧化脱羧生成琥珀酰辅酶 A,同时传递电子,保证 TCA 循环的顺利进行,进而促进能量的产生。
促进线粒体生物发生
调节相关基因表达:PQQ 能够激活过氧化物酶体增殖物激活受体γ共激活因子 - 1α(PGC-1α)等转录因子。PGC-1α 是线粒体生物合成的关键调节因子,它能与核呼吸因子 - 1(NRF-1)等结合,共同作用于线粒体 DNA(mtDNA)和核 DNA 上的相关基因启动子区域,促进编码线粒体蛋白的基因表达,例如细胞色素 c 氧化酶亚基等,这些蛋白是线粒体呼吸链的重要组成部分,有助于线粒体的组装和功能维持,从而增加细胞内线粒体的数量和功能活性,提高细胞的能量代谢能力。
影响线粒体功能和结构:PQQ 通过促进线粒体生物合成,使细胞内拥有更多功能完整的线粒体,增大线粒体的膜面积,增加呼吸链复合物的数量和活性,提高线粒体的氧化磷酸化效率,从而使细胞能够更高效地将营养物质转化为三磷酸腺苷(ATP),为细胞的各种生命活动提供能量。
优化细胞内能量代谢信号通路
激活 PI3K-Akt 通路:PQQ 能够激活磷脂酰肌醇 3 - 激酶(PI3K),PI3K 可将磷脂酰肌醇 - 4,5 - 二磷酸(PIP₂)转化为磷脂酰肌醇 - 3,4,5 - 三磷酸(PIP₃),PIP₃ 进而招募并激活蛋白激酶 B(Akt)。Akt 被激活后,可以磷酸化多种下游靶点,其中包括雷帕霉素靶蛋白(mTOR)。mTOR 是细胞内调节蛋白质合成和能量代谢的关键分子,激活后的 mTOR 可促进蛋白质合成,增加细胞对营养物质的摄取和利用,同时调节线粒体的功能和生物发生,促进细胞的能量代谢。
调节 AMPK 通路:PQQ 还可以调节 5' - 腺苷酸活化蛋白激酶(AMPK)通路。当细胞内 AMP/ATP 比值升高时,AMPK 被激活。PQQ 可通过某种机制增强 AMPK 的活性,激活的 AMPK 可以磷酸化多种代谢相关的酶和转录因子,如乙酰辅酶 A 羧化酶(ACC)等,促进脂肪酸氧化、葡萄糖摄取和线粒体生物发生等过程,从而维持细胞内的能量平衡,提高能量代谢效率。