Biochemie und Pathobiochemie: Inositolphosphat-Stoffwechsel
Allgemeines
[Bearbeiten]Inositol ist ein zyklischer 6-wertiger Alkohol, der aus Glucose gebildet wird. Die einzelnen Hydroxyl-Gruppen können durch Phosphate ersetzt und sein. Das Inositol(phosphat) kann weiterhin mit dem Phosphoglycerid Phosphatidsäure verbunden sein.
Phosphatidyl-Inositolphosphate spielen eine wichtige Rolle in der intrazellulären Signaltransduktion. Hier ist insbesondere die Spaltung von 1-Phosphatidyl-D-myo-Inositol-4,5-bisphosphat durch die Phospholipase C in die sekundären Botenstoffe Inositol-1,4,5-trisphosphat und Diacylglycerin hervorzuheben. Dieser Prozess wird durch ein G-Protein (Gq/11) gesteuert.
1-Phosphatidyl-1D-myo-inositol ist weiterhin der Ausgangspunkt für die Biosynthese von Glycosyl-Phosphatidylinositol-Ankern (GPI-Anker).
Biosynthese und Abbau von Inositol
[Bearbeiten]⇓ | Subst. | ( ⇑ ) | Co. | Enzym | EC | EG | Erkr. |
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![]() |
NAD | Inositol-1-phosphat-Synthase | 5.5.1.4 | Iso | |||
H2O
Pi |
![]() |
Inositol-phosphat-Phosphatase | 3.1.3.25 | Hyd | |||
O2
H2O |
![]() |
Fe | Inositol-Oxygenase | 1.13.99.1 | Ox | ||
D-Glucuronat fällt auch im Glucuronsäuren-Stoffwechsel an.
Biosynthese von 1-Phosphatidyl-D-myo-Inositol-4,5-bisphosphat (PI(4,5)P2)
[Bearbeiten]Es gibt 2 Möglichkeiten für die Biosynthese von Phosphatidylinositol-4,5-bisphosphat:
⇓ | Subst. | ( ⇑ ) | Co. | Enzym | EC | EG | Erkr. | |||
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CDP-Diacylglycerin | ![]() |
CDP-Diacylglycerin--Inositol- 3-phosphatidyltransferase | 2.7.8.11 | Tr | ||||||
|
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ATP
ADP |
![]() |
1-Phosphatidylinositol-4-Kinase | 2.7.1.67 | Tr | ||||||
|
||||||||||
ATP
ADP |
1. ![]() ![]() |
Pi
H2O |
1) 1-Phosphatidylinositol-4-phosphat-5-Kinase | 2.7.1.68 | Tr | |||||
2) Phosphoinositid- 5-Phosphatase | 3.1.3.36 | Hyd | Lowe-S., Dent- Krankheit 2 | |||||||
|
2. Möglichkeit:
⇓ | Subst. | ( ⇑ ) | Co. | Enzym | EC | EG | Erkr. | |||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
CDP-Diacylglycerin | ![]() |
CDP-Diacylglycerin--Inositol- 3-phosphatidyltransferase | 2.7.8.11 | Tr | ||||||
|
||||||||||
ATP
ADP |
![]() |
1-Phosphatidylinositol-3-Kinase | 2.7.1.137 | Tr | ||||||
|
||||||||||
2 ATP
2 ADP |
![]() |
Kinasen | ? | Tr | ||||||
|
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H2O
Pi |
1. ![]() ![]() |
ADP
ATP |
Mg | 1) Phosphatidylinositol- 3,4,5-trisphosphat-3-Phosphatase | 3.1.3.67 | Hyd | Bannayan-Riley- Ruvalcaba-S., Cowden-S., Makrozephalie- Autismus-S. | |||
2) Phosphatidylinositol- 4,5-bisphosphat-3-Kinase | 2.7.1.153 | Tr | ||||||||
|
Spaltung von PI(4,5)P2 in Diacylglycerin (DAG) und I(1,4,5)P3
[Bearbeiten]⇓ | Subst. | ( ⇑ ) | Co. | Enzym | EC | EG | Erkr. | ||||
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|
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H2O
|
![]() |
Phospholipase C | 3.1.4.11 | Hyd | |||||||
|
Inositol-1,4,5-trisphosphat und Diacylglycerin sind die sekundären Botenstoffe des Gq/11 - IP3-Signalweges. Diese werden freigesetzt, wenn die Phospholipase C durch das G-Protein Gq/11 aktiviert wurde. Dieser Signalweg ist neben dem ebenfalls G-Protein-gekoppelten Adenylatcyclase-Weg (mit dem sekundären Botenstoff cAMP) einer der häufigsten Signalübertragungswege, die ein extrazelluläres Signal (Rezeptoraktivierung) in ein intrazelluläres übersetzen.
Weiteres Schicksal von I(1,4,5)P3
[Bearbeiten]D-myo-Inositol-1,4,5-trisphosphat wird auf verschiedenen Wegen durch Kinasen und Phosphatasen umgewandelt und z.B. in 1D-myo-Inositol überführt, das wie oben dargestellt zu Glucuronat oxidiert wird.
Bsp. 1:
⇓ | Subst. | ( ⇑ ) | Co. | Enzym | EC | EG | Erkr. | |||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
|
||||||||||
H2O
Pi |
![]() |
Inositol-polyphosphat-5-Phosphatase | 3.1.3.56 | Hyd | ||||||
|
||||||||||
Pi
align="right"|H2O |
![]() |
Inositol-1,4-bisphosphat-1-Phosphatase | 3.1.3.57 | Hyd | ||||||
|
||||||||||
H2O
Pi |
![]() |
Inositol-phosphat-Phosphatase | 3.1.3.25 | Hyd | ||||||
|
Bsp. 2:
⇓ | Subst. | ( ⇑ ) | Co. | Enzym | EC | EG | Erkr. | |||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
|
||||||||||
ATP
ADP |
1. ![]() ![]() |
Pi
H2O |
Ca | 1) Inositol-trisphosphat-3-Kinase | 2.7.1.127 | Tr | ||||
2) Multiple-Inositol-polyphosphat-Phosphatase | 3.1.3.62 | Hyd | ||||||||
|
||||||||||
H2O
Pi |
1. ![]() ![]() |
ADP
ATP |
1) Inositol-polyphosphat-5-Phosphatase | 3.1.3.56 | Hyd | |||||
2) Inositol-tetrakisphosphat-1-Kinase | 2.7.1.134 | Tr | ||||||||
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H2O
Pi |
![]() |
Inositol-polyphosphat-1-Phosphatase | 3.1.3.57 | Hyd | ||||||
|
||||||||||
H2O
Pi |
![]() |
Phosphatidylinositol-3,4-bisphosphat-4-Phosphatase | 3.1.3.66 | Hyd | ||||||
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||||||||||
H2O
Pi |
![]() |
Inositol-phosphat-Phosphatase | 3.1.3.25 | Hyd | ||||||
|
Bsp. 3:
⇓ | Subst. | ( ⇑ ) | Co. | Enzym | EC | EG | Erkr. | |||
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ATP
ADP |
![]() |
Inositol-polyphosphat-Multikinase | 2.7.1.151 | Tr | ||||||
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ATP
ADP |
![]() |
Inositol-polyphosphat-Multikinase | 2.7.1.151 | Tr | ||||||
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ATP
ADP |
![]() |
Inositol-polyphosphat-Multikinase | 2.7.1.- | Tr | ||||||
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Glycosyl-Phosphatidylinositol-Ankern (GPI-Anker)
[Bearbeiten]Siehe unter Glycosyl-Phosphatidylinositol-Anker (Abschnitt Glycane). Ausgangsstoff ist das 1-Phosphatidyl-D-myo-inositol.
Weblinks
[Bearbeiten]- KEGG: Inositol phosphate metabolism - Homo sapiens (human)
- KEGG: Glycosylphosphatidylinositol(GPI)-anchor biosynthesis - 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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