Biochemie und Pathobiochemie: Arginin-Stoffwechsel
Allgemeines
[Bearbeiten]Die nicht-essentielle, basische, proteinogene Aminosäure L-Arginin stammt aus dem Harnstoffzyklus (Bildung über Ornithin aus Glutamat). Sie ist der Ausgangspunkt für die Synthese von Stickstoffmonoxid, Kreatinphosphat und basischen Polyaminen.
Biosynthese von Stickstoffmonoxid (NO) aus Arginin
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| m O2, n NADPH/H+
n NADP+ |
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Stickoxid-Synthase | 1.14.13.39 | Ox | Infantile hypertrophische Pylorusstenose 1 (IHPS1) | ||||||
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Stickoxid (NO) - früher EDRF (endothelial derived relaxing factor) genannt - ist ein gasförmiger Mediator, der von verschiedenen Stickoxid-Synthasen (NOS) produziert wird und über die Aktivierung einer zytosolischen Guanylatcyclase (EC 4.6.1.2) besonders im venösen und koronararteriellen Gefäßbett die glatte Gefäßmuskulatur relaxiert mit dem Ergebnis einer Vasodilatation. NO bewirkt weiterhin eine Hemmung der Plättchenaggregation.
Pharmakologisch kann dieser Effekt z.B. mit Nitropräparaten imitiert und für die Behandlung von Angina pectoris, kardialem Lungenödem, arterieller und pulmonaler Hypertonie genutzt werden.
NO ist ähnlich wie reaktive Sauerstoffspezies (ROS) auch an der Immunabwehr beteiligt.
Die NO-Bildung verhält sich gegenläufig zur Glutathion-Expression/Aktivität.
Regulation der NO-Bildung
[Bearbeiten]Die NO-Bildung wird erhöht durch:
- Lipide: Fettreiches Essen, gesättigte langkettige Fettsäuren, LDL (low-density lipoproteins), Linolensäure.
- Eisen.
Die NO-Bildung wird vermindert durch:
- Glucosamin, Taurin, n-3 PUFAs, Phytöstrogene, Polyphenole, Carotenoide, Zink.
Biosynthese von Kreatinphosphat aus Arginin und Glycin
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 L-Arginin
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L-Arginin | Glycin-Amidinotransferase | 2.1.4.1 | Tr | AGAT-Def. | ||||
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| S-Adenosylmethionin |
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Guanidinoacetat-N-Methyltransferase | 2.1.1.2 | Tr | GAMT-Def. | |||||
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| ATP
ADP |
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ATP
ADP |
Kreatin-Kinase | 2.7.3.2 | Tr | |||||
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Kreatinphosphat bildet u.a. im Muskel ein kleines Energiedepot, das ein kurzes ATP-Defizit überbrücken kann, indem es bei Bedarf sein Phosphat auf ADP überträgt und damit ATP regeneriert.
Klinische Chemie: Das Enzym Kreatinkinase liegt in verschiedenen Isoformen vor (CK-MM, CK-MB, CK-BB). Die herzmuskelspezifische CK-MB und ihr Verhältnis zur Gesamt-CK im Blut kann zur Herzinfarktdiagnostik verwendet werden.
Das spontan entstehende Abbauprodukt des Kreatins, das Kreatinin wird in der Niere frei filtriert, nicht sezerniert und nicht rückresorbiert, daher kann der Kreatininspiegel bzw. die daraus errechnete Kreatinin-Clearance als diagnostischer Parameter für die glomeruläre Filtrationsrate (Nierenfunktion) verwendet werden. Der Kreatinin-Serumspiegel hängt neben der Nierenfunktion auch von der Muskelmasse ab.
Biosynthese von Putrescin aus Arginin oder Ornithin
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Pyridoxal- phosphat | Arginin-Decarboxylase | 4.1.1.19 | Ly | |||||
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Agmatinase | 3.5.3.11 | Hyd | ||||||
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CO2
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Pyridoxal- phosphat | Ornithin-Decarboxylase | 4.1.1.17 | Ly | |||||
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Aus Putrescin werden Spermidin und Spermin gebildet
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| S-Adenosylmethioninamin |
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Spermidin-Synthase | 2.5.1.16 | Tr | ||||||
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| S-Adenosylmethioninamin |
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Spermin-Synthase | 2.5.1.22 | Tr | Snyder-Robinson-S. | |||||
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Die basischen Polyamine Spermidin und Spermin interagieren mit den sauren Phosphatgruppen der DNA und regulieren das Zellwachstum. Sie kommen in allen Geweben vor, u.a. reichlich im Sperma.
Literatur
[Bearbeiten]Weblinks
[Bearbeiten]- KEGG: Arginine and proline metabolism - Homo sapiens (human)
- KEGG: Urea cycle and metabolism of amino groups - Homo sapiens (human)
- RCSB PDB: Nitric Oxide Synthase
| 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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