Biochemie und Pathobiochemie: Glycosyl-Phosphatidylinositol-Anker

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Biosynthese eines Glycosyl-Phosphatidylinositol-Ankers (GPI-Anker)

⇓	Enzym	EC	EG	Erkr.
1-Phosphatidyl-D-myo-Inositol
UDP-N-Acetyl-D-Glucosamin UDP	Phosphatidylinositol- N-Acetylglucosaminyltransferase	2.4.1.198	Tr	Paroxysmale nächtliche Hämoglobinurie (PNH)
GlcNAcα1-6Ino1-P-Lipid
H₂O Acetat	N-Acetylglucosaminyl- phosphatidylinositol-Deacetylase	3.5.1.89	Hyd
GlcNα1-6Ino1-P-Lipid
Palmitoyl-CoA CoA-SH	PIG-W	2.3.-.-	Tr
GlcNα1-6Ino(palmitoyl)1-P-Lipid
Dolichyl-phosphat-D-Mannose Dolichyl-phosphat	PIG-M, PIG-X	2.4.1.-	Tr
Manα1-4GlcNα1-6Ino(palmitoyl)1-P-Lipid
Phosphatidylethanolamin Diacylglycerin	PIG-N	2.7.-.-	Tr
EtN-P 2 Manα1-4GlcNα1-6Ino(palmitoyl)1-P-Lipid
Dolichyl-phosphat-D-Mannose Dolichyl-phosphat	PIG-V	2.4.1.-	Tr
EtN-P 2 Manα1-6Manα1-4GlcNα1-6Ino(palmitoyl)1-P-Lipid
Dolichyl-phosphat-D-Mannose Dolichyl-phosphat	PIG-B	2.4.1.-	Tr
EtN-P 2 Manα1-2Manα1-6Manα1-4GlcNα1-6Ino(palmitoyl)1-P-Lipid
Phosphatidylethanolamin Diacylglycerin	PIG-F, PIG-O	?	Tr
EtN-P EtN-P 6 2 Manα1-2Manα1-6Manα1-4GlcNα1-6Ino(palmitoyl)1-P-Lipid
Protein H₂O	GPAA1, PIG-K, PIG-S, PIG-T, PIG-U	?	?
H2N-Protein-CO-EtN-P EtN-P 6 2 Manα1-2Manα1-6Manα1-4GlcNα1-6Ino(palmitoyl)1-P-Lipid
H₂O Fettsäure	GPI-Deacylase	?	?
H2N-Protein-CO-EtN-P EtN-P 6 2 Manα1-2Manα1-6Manα1-4GlcNα1-6Ino1-P-Lipid

Farbcode Monosaccharide:

Glc (D-Glucose)

Gal (D-Galactose)

Xyl (D-Xylose)

Man (D-Mannose)

Fuc (L-Fucose)

GlcA (D-Glucuronat)

IdoA (L-Iduronat)

GalNAc (N-Acetyl-D-Galactosamin)

GlcNAc (N-Acetyl-D-Glucosamin)

GlcN (D-Glucosamin)

Neu5NAc (N-Acetylneuraminsäure)

GPI-Anker werden in 10 enzymatisch katalysierten Reaktionen im endoplasmatischen Retikulum gebildet und dort an das Carboxyl-Ende von Proteinen geheftet, die die entsprechende Signalsequenz aufweisen.

Biologische Bedeutung

GPI-Anker dienen der Verankerung von Proteinen (z.B. Enzymen wie der Acetylcholinesterase oder Komplementschutzfaktoren) an der Zellmembran, wo sie als sog. „lipid rafts“ organisiert sind. GPI-Anker bestehen aus einem Phosphatidylinositol, wobei das Inositol ein Oligosaccharid trägt, an dem das Protein über ein Ethanolaminphosphat befestigt ist. Das Inositol kann zusätzlich mit einer weiteren Fettsäure (Palmitat) verestert sein.

Pathobiochemie

Eine Mutation im Gen der Phosphatidylinositol N-Acetylglucosaminyltransferase verhindert die GPI-Anker-Biosynthese und ist verantwortlich für das Krankheitsbild der Paroxysmalen nächtlichen Hämoglobinurie (PNH).

Literatur

PMID 18063459

Weblinks

KEGG: Glycosylphosphatidylinositol(GPI)-anchor biosynthesis - Homo sapiens (human)
FIGURE 1 | GPI-anchored-protein precursor and anchor structure. Mayor S, Riezman H. “Sorting GPI-anchored proteins”. Nat. Rev. Mol. Cell Biol., 5:110–20, February 2004. PMID 15040444.

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