Biochemie und Pathobiochemie: Arginin-Stoffwechsel

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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[Bearbeiten]

Subst. ( ⇑ ) Co. Enzym EC EG Erkr.
L-Arginin phys.svg L-Arginin
m O2, n NADPH/H+

n NADP+

R-Pfeil runter 1-3.svg Stickoxid-Synthase 1.14.13.39 Ox Infantile hypertrophische Pylorusstenose 1 (IHPS1)
L-Citrullin.svg Citrullin + NO
NO trägt als Radikal ein ungepaartes Elektron.

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[Bearbeiten]

Subst. ( ⇑ ) Co. Enzym EC EG Erkr.
Glycin phys.svg Glycin
L-Arginin phys.svg L-Arginin

L-Ornithin.svg L-Ornithin

GG-Pfeil senkrecht 1-3.svg L-Arginin


L-Ornithin

Glycin-Amidinotransferase 2.1.4.1 Tr AGAT-Def.
Guanidinoacetat.svg Guanidinoacetat
S-Adenosylmethionin

S-Adenosylhomocystein

R-Pfeil runter 1-3.svg Guanidinoacetat-N-Methyltransferase 2.1.1.2 Tr GAMT-Def.
Kreatin.svg Kreatin
ATP

ADP

GG-Pfeil senkrecht 1-3.svg ATP

ADP

Kreatin-Kinase 2.7.3.2 Tr
Kreatinphosphat.svg Kreatinphosphat
Kreatinin.

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[Bearbeiten]

Subst. Co. Enzym EC EG Erkr.
L-Arginin phys.svg L-Arginin


CO2

R-Pfeil runter 1-2.svg Pyridoxal- phosphat Arginin-Decarboxylase 4.1.1.19 Ly
Agmatin.svg Agmatin
Harnstoff.svg H2O

Harnstoff

R-Pfeil runter 1-3.svg Agmatinase 3.5.3.11 Hyd
Putrescin.svg Putrescin
R-Pfeil hoch 2-2.svg CO2


Pyridoxal- phosphat Ornithin-Decarboxylase 4.1.1.17 Ly
L-Ornithin.svg Ornithin

Aus Putrescin werden Spermidin und Spermin gebildet[Bearbeiten]

Subst. ( ⇑ ) Co. Enzym EC EG Erkr.
Putrescin.svg Putrescin
S-Adenosylmethioninamin

5'-Methylthioadenosin

R-Pfeil runter 1-3.svg Spermidin-Synthase 2.5.1.16 Tr
Spermidin.svg Spermidin
S-Adenosylmethioninamin

5'-Methylthioadenosin

R-Pfeil runter 1-3.svg Spermin-Synthase 2.5.1.22 Tr Snyder-Robinson-S.
Spermin.svg Spermin

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]

PMID 14988435

Weblinks[Bearbeiten]




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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