Biochemie und Pathobiochemie: Phosphoglycerid-Stoffwechsel



AllgemeinesBearbeiten

Phospholipide bilden den Hauptteil der Lipidphase biologischer (Doppel-)Membranen. Sie bestehen aus einer hydrophilen Phosphatgruppe und meist zwei hydrophoben Fettsäuren, die über ein Glycerin verbunden sind. Man unterscheidet zwei Gruppen, Phosphoglyceride und Sphingomyeline (die Sphingomyeline gehören sowohl zu den Phospholipiden als auch zu den Sphingolipiden, denen ein eigenes Kapitel gewidmet ist).

Wichtige Phosphoglyceride, die am Aufbau von Biomembranen beteiligt sind, sind Phosphatidylethanolamin, Phosphatidylserin, sowie das mengenmäßig am häufigsten vorkommende Phosphoglycerid, das Phosphatidylcholin (Lecithin) und die Phosphatidyl-Inositole, die eine wichtige Rolle in intrazellulären Signaltransduktionskaskaden spielen.

Biosynthese von Phosphatidat (1,2-Diacylglycerin-3-phosphat)Bearbeiten

Subst. ( ⇑ ) Co. Enzym EC EG Erkr.
  Dihydroxyacetonphosphat (DHAP)
NADH/H+

NAD+

  NADH/H+

NAD+

Glycerin-3-phosphat-Dehydrogenase 1 löslich 1.1.1.8 Ox


Red. Akz.

Ox. Akz.

oder

 


Red. Akz.

Ox. Akz.

Flavin oder

Glycerol-3-phosphat-Dehydrogenase 2 mitochondrial

1.1.99.5
  Glycerin-3-phosphat
Acyl-CoA

CoA-SH

  Glycerol-3-phosphat-Acyltransferase mitochondrial 2.3.1.15 Tr
  1-Acylglycerol-3-phosphat (Lysophosphatidsäure)
Acyl-CoA

CoA-SH

  1-Acylglycerol-3-phosphat- O-Acyltransferase 2.3.1.51 Tr
  1,2-Diacylglycerol-3-phosphat (Phosphatidat)

Die aufgeführten Schritte zur Biosynthese von 1,2-Diacylglycerin-3-phosphat (Phosphatidsäure bzw. Phosphatidat) sind mit den ersten Schritten der Triacylglycerinbiosynthese identisch. Phosphatidat kann auch durch Phosphorylierung von 1,2-Diacylglycerin (aus dem Triacylglycerin-Abbau) gewonnen werden (Diacylglycerinkinase, 2.7.1.107).

Phosphatidat ist der Ausgangspunkt für die Biosynthese der verschiedenen Phosphoglyceride. Phosphadidat selbst findet sich im Gewebe nur in geringen Mengen.

Biosynthese von 1-Phosphatidyl-D-myo-InositolBearbeiten

Subst. ( ⇑ ) Co. Enzym EC EG Erkr.
  Phosphatidat
CTP

PPi

  CDP-Diacylglycerol-Synthase (Phosphatidat-Cytidylyltransferase) 2.7.7.41 Tr
  CDP-Diacyl-glycerol
myo-Inositol

CMP

  CDP-Diacylglycerol--Inositol-3-Phosphatidyltransferase 2.7.8.11 Tr
  1-Phosphatidyl-D-myo-Inositol

Den weiteren Stoffwechsel der Inositolphosphate finden Sie im Kapitel Inositolphosphat-Stoffwechsel. 1-Phosphatidyl-D-myo-Inositol ist auch der Startpunkt der Biosynthese von Glycosylphosphatidylinositol-Ankern (GPI-Anker).

Biosynthese von CardiolipinBearbeiten

Subst. ( ⇑ ) Co. Enzym EC EG Erkr.
  Phosphatidat
CTP

PPi

  CDP-Diacylglycerol-Synthase (Phosphatidat-Cytidylyltransferase) 2.7.7.41 Tr
  CDP-Diacylglycerin
Glycerin-3-phosphat

CMP

  CDP-Diacylglycerol--Glycerol- 3-phosphat-3-Phosphatidyltransferase 2.7.8.5 Tr
  Phosphatidyl-glycerolphosphat
H2O

Pi

  Phosphatidylglycerophosphatase 3.1.3.27 Hyd
  Phosphatidylglycerol
CDP-Diacylglycerin

CMP

  Cardiolipin-Synthase 1 ?
  Cardiolipin

Cardiolipin (Diphosphatidylglycerin) findet sich in hoher Konzentration in der inneren Membran von Mitochondrien und damit auch vermehrt in Mitochondrien-reichen Geweben wie Herz und Muskel.

Klinik: Bei der Syphilis (und vielen anderen Erkrankungen, die mit Gewebsschäden einhergehen) treten Autoantikörper gegen das mitochondriale Cardiolipin (Cl) auf. Diese können mit dem sog. VDRL-Test (Veneral-Disease-Research-Laboratories-Test) in einer Agglutinationsreaktion nachgewiesen und zur Verlaufskontrolle der Syphillis genutzt werden.

Eine erbliche Erkrankung, die mit dem Cardiolipin-Stoffwechsel assoziiert ist das Barth-Syndrom.

Stoffwechsel von Phosphatidylcholin (Lecithin)Bearbeiten

Ausgangspunkt ist 1,2-Diacylglycerin. Dieses stammt aus dem Triacylglycerin-Abbau oder aus Phosphatidat (1,2-Diacylglycerin-3-phosphat) (s.o. und Triacylglycerinbiosynthese).

Subst. ( ⇑ ) Co. Enzym EC EG Erkr.
  Phosphatidat
H2O

Pi

  Phosphatidat-Phosphatase 3.1.3.4 Hyd
  1,2-Diacylglycerin
CDP-Cholin

CMP

  Diacylglycerol-Cholinphosphotransferase 2.7.8.2 Tr
  Phosphatidylcholin (Lecithin)
Sterol

Sterol-Fettsäureester

  Lecithin--Cholesterol-Acyltransferase (LCAT) 2.3.1.43 Tr Fischaugenkrankheit, Norum-Krankheit


H2O

Fettsäure

oder

 

Ca oder

Phospholipase A2

3.1.1.4 Hyd
  1-Acylglycerin-3-phosphocholin (2-Lysolecithin)
H2O

Fettsäure

  Lysophospholipase 3.1.1.5 Hyd
  Glycerin-3-phosphocholin


Spaltung von Phosphatidylcholin zu Cholin und Phosphatidat:

Subst. ( ⇑ ) Co. Enzym EC EG Erkr.
  Phosphatidylcholin (Lecithin)
H2O

Cholin

  Phospholipase D 3.1.4.4 Hyd
  Phosphatidat

Stoffwechsel von Phosphatidylserin und PhosphatidylethanolaminBearbeiten

Biosynthese von Phosphatidylserin und Phosphatidylethanolamin aus Lecithin und sukzessive Abspaltung der Fettsäuren:

Subst. ( ⇑ ) Co. Enzym EC EG Erkr.
  Phosphatidylcholin (Lecithin)
L-Serin

Cholin

  Phosphatidylserin-Synthase 2.7.8.- Tr
  Phosphatidyl-L-Serin


CO2

1.     2. Ethanolamin

L-Serin

Pyridoxal- phosphat od. Pyruvat 1) Phosphatidylserin- Decarboxylase 4.1.1.65 Ly
2) Phosphatidylserin- Synthase 2 2.7.8.- Tr
  Phosphatidylethanolamin
H2O

Fettsäure

  Ca Phospholipase A2 3.1.1.4 Hyd
  1-Acylglycerin- 3-phosphoethanolamin (L-2-Lysophosphatidyl- ethanolamin)
H2O

Fettsäure

  Lysophospholipase 3.1.1.5 Hyd
  Glycerin-3-phosphoethanolamin

Spaltung von Phosphatidylethanolamin zu Ethanolamin und Phosphatidat:

Subst. ( ⇑ ) Co. Enzym EC EG Erkr.
  Phosphatidyl- ethanolamin
H2O

Ethanolamin

  Phospholipase D 3.1.4.4 Hyd
  Phosphatidat

Phosphatidylethanolamin und Phosphatidylcholin (Lecithin) besitzen eine negativ geladene Phosphat-Gruppe (Anion) und ein positiv geladenes Stickstoff-Atom (Kation), d.h. sie sind insgesamt neutral geladen. Phosphatidylserin trägt zusätzlich eine negative geladene Carboxyl-Gruppe und ist deswegen im physiologischen Milieu negativ geladen.

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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