Biochemie und Pathobiochemie: Histidin-Stoffwechsel



AllgemeinesBearbeiten

L-Histidin ist eine nicht-essentielle proteinogene Aminosäure. Die basische Seitenkette enthält einen Imidazol-Ring, ein fünfgliedriger aromatischer Heterozyklus mit zwei Heteroatomen (Stickstoff). Wie alle proteinogenen Aminosäuren dient Histidin als Rohstoff zur Proteinbiosynthese. In Proteinen kann Histidin posttranslational zu 3-Methyl-Histidin methyliert werden. Viele Enzyme enthalten einen Histidyl-Rest im aktiven Zentrum. Im Hämoglobin ist ein Histidyl-Rest an der Komplexierung des Eisenatoms beteiligt.

Daneben kann die aromatische Aminosäure zum biogenen Amin Histamin decarboxyliert werden, das insbesondere von Gewebsmastzellen und basophilen Granulozyten synthetisiert und z.B. im Rahmen von IgE-vermittelten Immunreaktionen (Allergien, Parasitenabwehr) freigesetzt wird. Histamin wirkt bronchospasmogen und fördert die Stickstoffmonoxid-Freisetzung aus Endothelzellen. Im Magen stimuliert es die Säureproduktion. Im ZNS fungiert es als Neurotransmitter (Schlaf-Wach-Rhythmus, Brechreiz).

Wegen des pKs-Wertes der Seitenkette von ca. 6 liegt diese beim physiologischen pH von 7,4 protoniert und deprotoniert vor. So kann Histidin (bzw. das Protein) als Säure-Basen-Puffer wirken und bei enzymatischen Reaktionen Protonen abgeben und aufnehmen.

Im Hämoglobin besetzt ein Histidin-Rest die 5. Koordinationsstelle des Häm-Eisens.

Abbau von HistidinBearbeiten

Subst. ( ⇑ ) Co. Enzym EC EG Erkr.
  + H+  
- H+
L-Histidin (pKSeitenkette: 6,0)


NH3

  Histidase (Histidin-Ammoniak-Lyase) 4.3.1.3 Ly Histidinämie
  Urocanat
H2O


  NAD Urocanase (Urocanat-Hydratase) 4.2.1.49 Ly Urocanase-Def.
  Imidazolonpropionat
H2O

H+

  Imidazolonpropionase (Imidazolonpropionat-Hydrolase) 3.5.2.7 Hyd
  N-Formimino-L-glutamat (FIGLU)
THF

N5-Formimino-THF

  THF

N5-Formimino-THF

Pyridoxal- phosphat Glutamat-Formimidoyltransferase 2.1.2.5 Tr FIGLU-urie
  L-Glutamat

Pathobiochemie: Bei Folsäuremangel oder Leberschaden ist die Abbaukapazität für Histidin vermindert. Bei hoher oraler Zufuhr der Aminosäure (FIGLU-Test, Histidinbelastungstest) wird dann vermehrt FIGLU im Urin ausgeschieden. Quelle: Roche Lexikon Medizin: FIGLU-Test

Biosynthese von Histamin und Abbau zu Imidazol-4-acetatBearbeiten

Subst. ( ⇑ ) Co. Enzym EC EG Erkr.
  + H+  
- H+
L-Histidin (pKSeitenkette: 6,0)


CO2

  Pyridoxalphosphat od. Pyruvat Histidin-Decarboxylase 4.1.1.22 Ly
Pyridoxalphosphat DOPA-Decarboxylase 4.1.1.28 AADC-Def.
  Histamin
H2O, O2

NH3, H2O2

  Cu, TPQ Diamino-Oxidase (DAO) 1.4.3.6 Ox
  Imidazolacetaldehyd
H2O, NAD+

NADH/H+

  Aldehyd-Dehydrogenase (NAD+) 1.2.1.3 Ox
  Imidazol-4-acetat

Auch hier taucht wieder eine Reaktionsfolge auf (Modifikation der Seitenkette durch Decarboxylierung, oxidative Deaminierung und Oxidation), die Sie schon vom Stoffwechsel der anderen aromatischen Aminosäuren her kennen.

Alternativer Abbau des Histamins zu MethylimidazolacetatBearbeiten

Subst. ( ⇑ ) Co. Enzym EC EG Erkr.
  Histamin
S-Adenosylmethionin

S-Adenosylhomocystein

  Histamin-N-Methyltransferase 2.1.1.8 Tr
  N-Methylhistamin
H2O, O2

NH3, H2O2

  FAD Monoamino-Oxidase (MAO) 1.4.3.4 Ox MAO A: Brunner-S., Antisozialität, Autismus
  Methylimidazol- acetaldehyd
H2O, NAD(P)+

NAD(P)H/H+

  Aldehyd-Dehydrogenase (ALDH) (NAD(P)+) 1.2.1.5 Ox
  Methylimidazolacetat

WeblinksBearbeiten



Allgemeine Hintergrundfarbe für Substrate Hintergrundfarbe Reaktionspfeile „Schlüsselenzyme“
Energiereiche Phosphate Reduktionsäquivalente CO2 / HCO3 C1-Reste Stickstoff

Abk.: Tr.: Transkriptionelle Regulation, Tl.: Regulation der Translation, Lok.: Regulation über die Enzymlokalisation, Kov.: Regulation durch kovalente Modifikation, All.: Allosterische Regulation, Koop.: Kooperativer Effekt, Co.: Cofaktoren, EC: Enzymklassifikation, EG: Enzymgruppe (Oxidoreductase, Transferase, Hydrolase, Lyase, Isomerase, Ligase), Erkr.: Assoziierte Erkrankungen.



 

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