Biochemie und Pathobiochemie: Inositolphosphat-Stoffwechsel

Aus Wikibooks
Wechseln zu: Navigation, Suche



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.
Alpha-D-Glucose-6-phosphat2.svg Glucose-6-phosphat
R-Pfeil runter.svg NAD Inositol-1-phosphat-Synthase 5.5.1.4 Iso
1D-myo-Inositol-1-phosphat.svg 1D-myo-Inositol-1-phosphat
H2O

Pi

R-Pfeil runter 1-3.svg Inositol-phosphat-Phosphatase 3.1.3.25 Hyd
Myo-Inositol.svg 1D-myo-Inositol
O2

H2O

R-Pfeil runter 1-3.svg Fe Inositol-Oxygenase 1.13.99.1 Ox
Beta-D-Glucuronat.svg D-Glucuronat

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.
Myo-Inositol.svg 1D-myo-Inositol
CDP-Diacylglycerin

CMP

R-Pfeil runter 1-3.svg CDP-Diacylglycerin--Inositol- 3-phosphatidyltransferase 2.7.8.11 Tr
1-Phosphatidyl-1D-myo-Inositol.svg 1-Phosphatidyl-D-myo-Inositol
ATP

ADP

R-Pfeil runter 1-3.svg 1-Phosphatidylinositol-4-Kinase 2.7.1.67 Tr
1-Phosphatidyl-1D-myo-Inositol-4-phosphat.svg 1-Phosphatidyl-D-myo-Inositol-4-phosphat
ATP

ADP

1. R-Pfeil runter 1-3.svg R-Pfeil hoch 2-3.svg 2. 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
1-Phosphatidyl-1D-myo-Inositol-4,5-bisphosphat.svg 1-Phosphatidyl-D-myo-Inositol-4,5-bisphosphat

2. Möglichkeit:

Subst. ( ⇑ ) Co. Enzym EC EG Erkr.
Myo-Inositol.svg 1D-myo-Inositol
CDP-Diacylglycerin

CMP

R-Pfeil runter 1-3.svg CDP-Diacylglycerin--Inositol- 3-phosphatidyltransferase 2.7.8.11 Tr
1-Phosphatidyl-1D-myo-Inositol.svg 1-Phosphatidyl-D-myo-Inositol
ATP

ADP

R-Pfeil runter 1-3.svg 1-Phosphatidylinositol-3-Kinase 2.7.1.137 Tr
1-Phosphatidyl-1D-myo-Inositol-3-phosphat.svg 1-Phosphatidyl-D-myo-Inositol-3-phosphat
2 ATP

2 ADP

R-Pfeil runter 1-3.svg Kinasen ? Tr
1-Phosphatidyl-1D-myo-Inositol-3,4,5-trisphosphat.svg Phosphatidylinositol-3,4,5-trisphosphat
H2O

Pi

1. R-Pfeil runter 1-3.svg R-Pfeil hoch 2-3.svg 2. 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
1-Phosphatidyl-1D-myo-Inositol-4,5-bisphosphat.svg 1-Phosphatidyl-D-myo-Inositol-4,5-bisphosphat

Spaltung von PI(4,5)P2 in Diacylglycerin (DAG) und I(1,4,5)P3[Bearbeiten]

Subst. ( ⇑ ) Co. Enzym EC EG Erkr.
1-Phosphatidyl-1D-myo-Inositol-4,5-bisphosphat.svg 1-Phosphatidyl-D-myo-Inositol-4,5-bisphosphat
H2O


R-Pfeil runter 1-1.svg Phospholipase C 3.1.4.11 Hyd
1D-myo-Inositol-1,4,5-trisphosphat.svg

1D-myo-Inositol- 1,4,5-trisphosphat

+ Diacylglycerin vereinfacht.svg

Diacylglycerin

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.
1D-myo-Inositol-1,4,5-trisphosphat.svg 1D-myo-Inositol-1,4,5-trisphosphat
H2O

Pi

R-Pfeil runter 1-3.svg Inositol-polyphosphat-5-Phosphatase 3.1.3.56 Hyd
1D-myo-Inositol-1,4-bisphosphat.svg 1D-myo-Inositol-1,4-bisphosphat
Pi

align="right"|H2O

R-Pfeil runter 1-3.svg Inositol-1,4-bisphosphat-1-Phosphatase 3.1.3.57 Hyd
1D-myo-Inositol-4-phosphat.svg 1D-myo-Inositol-4-phosphat
H2O

Pi

R-Pfeil runter 1-3.svg Inositol-phosphat-Phosphatase 3.1.3.25 Hyd
Myo-Inositol.svg 1D-myo-Inositol

Bsp. 2:

Subst. ( ⇑ ) Co. Enzym EC EG Erkr.
1D-myo-Inositol-1,4,5-trisphosphat.svg 1D-myo-Inositol-1,4,5-trisphosphat
ATP

ADP

1. R-Pfeil runter 1-3.svg R-Pfeil hoch 2-3.svg 2. Pi

H2O

Ca 1) Inositol-trisphosphat-3-Kinase 2.7.1.127 Tr
2) Multiple-Inositol-polyphosphat-Phosphatase 3.1.3.62 Hyd
1D-myo-Inositol-1,3,4,5-tetrakisphosphat.svg 1D-myo-Inositol- 1,3,4,5-tetrakis-phosphat
H2O

Pi

1. R-Pfeil runter 1-3.svg R-Pfeil hoch 2-3.svg 2. ADP

ATP

1) Inositol-polyphosphat-5-Phosphatase 3.1.3.56 Hyd
2) Inositol-tetrakisphosphat-1-Kinase 2.7.1.134 Tr
1D-myo-Inositol-1,3,4-trisphosphat.svg 1D-myo-Inositol-1,3,4-trisphosphat
H2O

Pi

R-Pfeil runter 1-3.svg Inositol-polyphosphat-1-Phosphatase 3.1.3.57 Hyd
1D-myo-Inositol-3,4-bisphosphat.svg 1D-myo-Inositol-3,4-bisphosphat
H2O

Pi

R-Pfeil runter 1-3.svg Phosphatidylinositol-3,4-bisphosphat-4-Phosphatase 3.1.3.66 Hyd
1D-myo-Inositol-3-phosphat.svg 1D-myo-Inositol-3-phosphat
H2O

Pi

R-Pfeil runter 1-3.svg Inositol-phosphat-Phosphatase 3.1.3.25 Hyd
Myo-Inositol.svg 1D-myo-Inositol

Bsp. 3:

Subst. ( ⇑ ) Co. Enzym EC EG Erkr.
1D-myo-Inositol-1,4,5-trisphosphat.svg 1D-myo-Inositol-1,4,5-trisphosphat
ATP

ADP

R-Pfeil runter 1-3.svg Inositol-polyphosphat-Multikinase 2.7.1.151 Tr
1D-myo-Inositol-1,4,5,6-tetrakisphosphat.svg 1D-myo-Inositol-1,4,5,6-tetrakis-phosphat
ATP

ADP

R-Pfeil runter 1-3.svg Inositol-polyphosphat-Multikinase 2.7.1.151 Tr
1D-myo-Inositol-1,3,4,5,6-pentakisphosphat.svg 1D-myo-Inositol-1,3,4,5,6-pentakis-phosphat
ATP

ADP

R-Pfeil runter 1-3.svg Inositol-polyphosphat-Multikinase 2.7.1.- Tr
Myo-Inositol-hexakisphosphat.svg myo-Inositol-hexakisphosphat

Glycosyl-Phosphatidylinositol-Ankern (GPI-Anker)[Bearbeiten]

Siehe unter Glycosyl-Phosphatidylinositol-Anker (Abschnitt Glycane). Ausgangsstoff ist das 1-Phosphatidyl-D-myo-inositol.

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.



Nuvola actions help.png

Haben Ihnen die Informationen in diesem Kapitel nicht weitergeholfen?
Dann hinterlassen Sie doch einfach eine Mitteilung auf der Diskussionsseite und helfen Sie somit das Buch zu verbessern.