Biochemie und Pathobiochemie: Carnitin-Stoffwechsel

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Allgemeines

Carnitin wird aus der Aminosäure Lysin gebildet. Es dient als Transportmittel für Fettsäuren über die innere Mitochondrienmembran.

Biosynthese von Carnitin aus Lysin

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Subst.

( ⇑ )

Co.

Enzym

EC

EG

Erkr.

Protein-L-Lysin

S-Adenosylmethionin

S-Adenosylhomocystein

Protein-Lysin-N-Methyltransferase

2.1.1.43

Tr

Protein-N6-Methyl-L-Lysin

S-Adenosylmethionin

S-Adenosylhomocystein

Protein-Lysin-N-Methyltransferase

2.1.1.43

Tr

Protein-N6,N6- Dimethyl-L-Lysin

S-Adenosylmethionin

S-Adenosylhomocystein

Protein-Lysin-N-Methyltransferase

2.1.1.43

Tr

Protein-N6,N6,N6- Trimethyl-L-Lysin

Protein

Peptid-Hydrolase

3.4.-.-

Hyd

N6,N6,N6- Trimethyl-L-Lysin

α-Ketoglutarat, O₂

Succinat, CO₂

Fe, Ascorbat

Trimethyllysin-Dioxygenase

1.14.11.8

Ox

3-Hydroxy-N6,N6,N6- Trimethyl-L-Lysin

Glycin

Pyridoxal- phosphat

Glycin-Hydroxymethyltransferase

2.1.2.1

Tr

4-Trimethylammonio- butanal

H₂O, NAD⁺

NADH/H⁺

Aldehyd-Dehydrogenase (NAD⁺)

1.2.1.3

Ox

ALDH2-Def., Sjogren-Larsson-S.

4-Trimethylammoniobutyraldehyd- Dehydrogenase

1.2.1.47

4-Trimethylammonio- butanoat

α-Ketoglutarat, O₂

Succinat, CO₂

Fe, Ascorbat

γ-Butyrobetain-Dioxygenase

1.14.11.1

Ox

Carnitin

Proteingebundens Lysin wird drei mal methyliert, wobei die Methylgruppe von S-Adenosylmethionin (SAM) stammt. Das Trimethyllysin wird dann durch eine Hydrolase abgespalten und Vitamin C-abhängig zum Hydroxy-Trimethyllysin hydroxyliert. Durch Abspaltung eines Glycins entsteht 4-Trimethylammoniobutanal. Dieses wird dann oxidiert und ein zweites Mal Vitamin C-abhängig hydroxyliert, so dass Carnitin entsteht.

Biologische Funktion

Carnitin dient als Carriermolekül für langkettige Fettsäuren, die erst an das Trägermolekül gekoppelt die innere Mitochondrienmembran überwinden können. Siehe unter β-Oxidation.

Pathobiochemie

Mögliche Defekte:

Carnitin-O-Palmitoyltransferase-Defizienz: CPT1A-Defizienz, CPT1A-Defizienz
Carnitin-Acylcarnitin-Translocase-Defizienz (CACT-Defizienz)
Systemische primäre Carnitin-Defizienz - Defekt im Gen SLC22A5 (5q31.1), das für den sodium ion-dependent carnitine transporter OCTN2 kodiert. OMIM

Eine Defizienz des Carnitin-Systems führt zu einer Beeinträchtigung der beta-Oxidation.

Literatur

Longo N, Amat di San Filippo C, Pasquali M. “Disorders of carnitine transport and the carnitine cycle”. Am J Med Genet C Semin Med Genet, 142C:77–85, May 2006. DOI:10.1002/ajmg.c.30087. PMID 16602102.
Stanley CA. “Carnitine deficiency disorders in children”. Ann. N. Y. Acad. Sci., 1033:42–51, November 2004. DOI:10.1196/annals.1320.004. PMID 15591002.

Weblinks

KEGG: Lysine degradation - Homo sapiens (human)

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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