プロリンとデルタ1-ピロリン-5-カルボキシレートの相互変換によるミトコンドリアへの還元還元の移動

[1-3H]グルコースからNADP+からデルタ1-ピロリン-5-カルボン酸塩に順次転送され、[3H]プロリンを生成するセルフリーの実験システムを使用して、プロリンサイクルについて直接的な証拠が提示されます。[3H]プロリンの形成は、NADP、デルタ1-ピロリン-5-カルボン酸、および酵素グルコース-6-リン酸デヒドロゲナーゼおよびデルタ1-ピロリン-5-カルボキシル酸還元酵素の存在に依存します。ミトコンドリアの存在下での非標識プロリンからの[3H]プロリンの生成は、ミトコンドリアへのペントース経路のグルコース酸化によって生じる同等物を減少させるプロリンサイクルの1回の完全なターンの直接的な証拠を提供します。このサイクルでは、プロリンは、ミトコンドリアのプロリンオキシダーゼにより、デルタ1-ピロリン-5-カルボン酸に酸化されます。デルタ1-ピロリン-5-カルボン酸は、ミトコンドリアから放出され、NADPHの付随する酸化を伴うデルタ1-ピロリン-5-カルボン酸レダクターゼによってプロリンに戻されます。観察された最大速度では、生成されたデルタ1-ピロリン-5-カルボン酸塩の60％がプロリンに戻されます。このサイクルは、NADPHからNADPHからミトコンドリアに等価物を伝達するメカニズムを提供し、NADPHの代謝回転によるペントース経路のグルコース酸化に関連しています。

Direct evidence is presented for a proline cycle using a cell-free experimental system which sequentially transfers 3H from [1-3H]glucose to NADP+ to delta 1-pyrroline-5-carboxylate and yields [3H]proline. The formation of [3H]proline depends on the presence of NADP, delta 1-pyrroline-5-carboxylate, and the enzymes glucose-6-phosphate dehydrogenase and delta 1-pyrroline-5-carboxylate reductase. The production of [3H]proline from unlabeled proline in the presence of mitochondria provides direct evidence for one complete turn of a proline cycle which transfers reducing equivalents produced by glucose oxidation in the pentose pathway into mitochondria. In this cycle, proline is oxidized to delta 1-pyrroline-5-carboxylate by mitochondrial proline oxidase. delta 1-pyrroline-5-carboxylate is released from mitochondria and is recycled back to proline by delta 1-pyrroline-5-carboxylate reductase with concomitant oxidation of NADPH. At the maximal rate observed, 60% of delta 1-pyrroline-5-carboxylate produced is recycled back to proline. This cycle provides a mechanism for transferring reducing equivalents from NADPH into mitochondria and is linked to glucose oxidation in the pentose pathway by NADPH turnover.