Biochemie und Pathobiochemie: Phosphoglycerid-Stoffwechsel

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Allgemeines[Bearbeiten]

Phospholipide bilden den Hauptteil der Lipidphase biologischer (Doppel-)Membranen. Sie bestehen aus einer hydrophilen Phosphatgruppe und meist zwei hydrophoben Fettsäuren, die über ein Glycerin verbunden sind. Man unterscheidet zwei Gruppen, Phosphoglyceride und Sphingomyeline (die Sphingomyeline gehören sowohl zu den Phospholipiden als auch zu den Sphingolipiden, denen ein eigenes Kapitel gewidmet ist).

Wichtige Phosphoglyceride, die am Aufbau von Biomembranen beteiligt sind, sind Phosphatidylethanolamin, Phosphatidylserin, sowie das mengenmäßig am häufigsten vorkommende Phosphoglycerid, das Phosphatidylcholin (Lecithin) und die Phosphatidyl-Inositole, die eine wichtige Rolle in intrazellulären Signaltransduktionskaskaden spielen.

Biosynthese von Phosphatidat (1,2-Diacylglycerin-3-phosphat)[Bearbeiten]

Subst. ( ⇑ ) Co. Enzym EC EG Erkr.
Dihydroxyacetonphosphat Skelett.svg Dihydroxyacetonphosphat (DHAP)
NADH/H+

NAD+

GG-Pfeil senkrecht 1-3.svg NADH/H+

NAD+

Glycerin-3-phosphat-Dehydrogenase 1 löslich 1.1.1.8 Ox


Red. Akz.

Ox. Akz.

oder

GG-Pfeil senkrecht 1-3.svg


Red. Akz.

Ox. Akz.

Flavin oder

Glycerol-3-phosphat-Dehydrogenase 2 mitochondrial

1.1.99.5
Glycerin-3-phosphat Skelett.svg Glycerin-3-phosphat
Acyl-CoA

CoA-SH

R-Pfeil runter 1-3.svg Glycerol-3-phosphat-Acyltransferase mitochondrial 2.3.1.15 Tr
1-Acylglycerin-3-phosphat.svg 1-Acylglycerol-3-phosphat (Lysophosphatidsäure)
Acyl-CoA

CoA-SH

R-Pfeil runter 1-3.svg 1-Acylglycerol-3-phosphat- O-Acyltransferase 2.3.1.51 Tr
1,2-Diacylglycerin-3-phosphat.svg 1,2-Diacylglycerol-3-phosphat (Phosphatidat)

Die aufgeführten Schritte zur Biosynthese von 1,2-Diacylglycerin-3-phosphat (Phosphatidsäure bzw. Phosphatidat) sind mit den ersten Schritten der Triacylglycerinbiosynthese identisch. Phosphatidat kann auch durch Phosphorylierung von 1,2-Diacylglycerin (aus dem Triacylglycerin-Abbau) gewonnen werden (Diacylglycerinkinase, 2.7.1.107).

Phosphatidat ist der Ausgangspunkt für die Biosynthese der verschiedenen Phosphoglyceride. Phosphadidat selbst findet sich im Gewebe nur in geringen Mengen.

Biosynthese von 1-Phosphatidyl-D-myo-Inositol[Bearbeiten]

Subst. ( ⇑ ) Co. Enzym EC EG Erkr.
1,2-Diacylglycerin-3-phosphat.svg Phosphatidat
CTP

PPi

R-Pfeil runter 1-3.svg CDP-Diacylglycerol-Synthase (Phosphatidat-Cytidylyltransferase) 2.7.7.41 Tr
CDP-Diacylglycerin.svg CDP-Diacyl-glycerol
myo-Inositol

CMP

R-Pfeil runter 1-3.svg CDP-Diacylglycerol--Inositol-3-Phosphatidyltransferase 2.7.8.11 Tr
1-Phosphatidyl-1D-myo-Inositol.svg 1-Phosphatidyl-D-myo-Inositol

Den weiteren Stoffwechsel der Inositolphosphate finden Sie im Kapitel Inositolphosphat-Stoffwechsel. 1-Phosphatidyl-D-myo-Inositol ist auch der Startpunkt der Biosynthese von Glycosylphosphatidylinositol-Ankern (GPI-Anker).

Biosynthese von Cardiolipin[Bearbeiten]

Subst. ( ⇑ ) Co. Enzym EC EG Erkr.
1,2-Diacylglycerin-3-phosphat.svg Phosphatidat
CTP

PPi

R-Pfeil runter 1-3.svg CDP-Diacylglycerol-Synthase (Phosphatidat-Cytidylyltransferase) 2.7.7.41 Tr
CDP-Diacylglycerin.svg CDP-Diacylglycerin
Glycerin-3-phosphat

CMP

R-Pfeil runter 1-3.svg CDP-Diacylglycerol--Glycerol- 3-phosphat-3-Phosphatidyltransferase 2.7.8.5 Tr
Phosphatidylglycerinphosphat.svg Phosphatidyl-glycerolphosphat
H2O

Pi

R-Pfeil runter 1-3.svg Phosphatidylglycerophosphatase 3.1.3.27 Hyd
Phosphatidylglycerin.svg Phosphatidylglycerol
CDP-Diacylglycerin

CMP

R-Pfeil runter 1-3.svg Cardiolipin-Synthase 1 ?
Cardiolipin.svg Cardiolipin

Cardiolipin (Diphosphatidylglycerin) findet sich in hoher Konzentration in der inneren Membran von Mitochondrien und damit auch vermehrt in Mitochondrien-reichen Geweben wie Herz und Muskel.

Klinik: Bei der Syphilis (und vielen anderen Erkrankungen, die mit Gewebsschäden einhergehen) treten Autoantikörper gegen das mitochondriale Cardiolipin (Cl) auf. Diese können mit dem sog. VDRL-Test (Veneral-Disease-Research-Laboratories-Test) in einer Agglutinationsreaktion nachgewiesen und zur Verlaufskontrolle der Syphillis genutzt werden.

Eine erbliche Erkrankung, die mit dem Cardiolipin-Stoffwechsel assoziiert ist das Barth-Syndrom.

Stoffwechsel von Phosphatidylcholin (Lecithin)[Bearbeiten]

Ausgangspunkt ist 1,2-Diacylglycerin. Dieses stammt aus dem Triacylglycerin-Abbau oder aus Phosphatidat (1,2-Diacylglycerin-3-phosphat) (s.o. und Triacylglycerinbiosynthese).

Subst. ( ⇑ ) Co. Enzym EC EG Erkr.
1,2-Diacylglycerin-3-phosphat.svg Phosphatidat
H2O

Pi

R-Pfeil runter 1-3.svg Phosphatidat-Phosphatase 3.1.3.4 Hyd
1,2-Diacylglycerin.svg 1,2-Diacylglycerin
CDP-Cholin

CMP

R-Pfeil runter 1-3.svg Diacylglycerol-Cholinphosphotransferase 2.7.8.2 Tr
Phosphatidylcholin.svg Phosphatidylcholin (Lecithin)
Sterol

Sterol-Fettsäureester

R-Pfeil runter 1-3.svg Lecithin--Cholesterol-Acyltransferase (LCAT) 2.3.1.43 Tr Fischaugenkrankheit, Norum-Krankheit


H2O

Fettsäure

oder

R-Pfeil runter 1-3.svg

Ca oder

Phospholipase A2

3.1.1.4 Hyd
1-Acylglycerin-3-phosphocholin.svg 1-Acylglycerin-3-phosphocholin (2-Lysolecithin)
H2O

Fettsäure

R-Pfeil runter 1-3.svg Lysophospholipase 3.1.1.5 Hyd
Glycerin-3-phosphocholin.svg Glycerin-3-phosphocholin


Spaltung von Phosphatidylcholin zu Cholin und Phosphatidat:

Subst. ( ⇑ ) Co. Enzym EC EG Erkr.
Phosphatidylcholin.svg Phosphatidylcholin (Lecithin)
H2O

Cholin

R-Pfeil runter 1-3.svg Phospholipase D 3.1.4.4 Hyd
1,2-Diacylglycerin-3-phosphat.svg Phosphatidat

Stoffwechsel von Phosphatidylserin und Phosphatidylethanolamin[Bearbeiten]

Biosynthese von Phosphatidylserin und Phosphatidylethanolamin aus Lecithin und sukzessive Abspaltung der Fettsäuren:

Subst. ( ⇑ ) Co. Enzym EC EG Erkr.
Phosphatidylcholin.svg Phosphatidylcholin (Lecithin)
L-Serin

Cholin

R-Pfeil runter 1-3.svg Phosphatidylserin-Synthase 2.7.8.- Tr
Phosphatidyl-L-Serin.svg Phosphatidyl-L-Serin


CO2

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

L-Serin

Pyridoxal- phosphat od. Pyruvat 1) Phosphatidylserin- Decarboxylase 4.1.1.65 Ly
2) Phosphatidylserin- Synthase 2 2.7.8.- Tr
Phosphatidylethanolamin.svg Phosphatidylethanolamin
H2O

Fettsäure

R-Pfeil runter 1-3.svg Ca Phospholipase A2 3.1.1.4 Hyd
1-Acylglycerin-3-phosphoethanolamin.svg 1-Acylglycerin- 3-phosphoethanolamin (L-2-Lysophosphatidyl- ethanolamin)
H2O

Fettsäure

R-Pfeil runter 1-3.svg Lysophospholipase 3.1.1.5 Hyd
Glycerin-3-phosphoethanolamin.svg Glycerin-3-phosphoethanolamin

Spaltung von Phosphatidylethanolamin zu Ethanolamin und Phosphatidat:

Subst. ( ⇑ ) Co. Enzym EC EG Erkr.
Phosphatidylethanolamin.svg Phosphatidyl- ethanolamin
H2O

Ethanolamin

R-Pfeil runter 1-3.svg Phospholipase D 3.1.4.4 Hyd
1,2-Diacylglycerin-3-phosphat.svg Phosphatidat

Phosphatidylethanolamin und Phosphatidylcholin (Lecithin) besitzen eine negativ geladene Phosphat-Gruppe (Anion) und ein positiv geladenes Stickstoff-Atom (Kation), d.h. sie sind insgesamt neutral geladen. Phosphatidylserin trägt zusätzlich eine negative geladene Carboxyl-Gruppe und ist deswegen im physiologischen Milieu negativ geladen.

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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