„Pyruvatcarboxylase“ – Versionsunterschied

Pyruvatcarboxylase
	Vorhandene Strukturdaten: 3bg3, 3bg9
Eigenschaften des menschlichen Proteins
Masse/Länge Primärstruktur	1158 Aminosäuren
Sekundär- bis Quartärstruktur	Homotetramer
Kofaktor	Biotin, Mangan
Bezeichner
Gen-Name	PC
Externe IDs	OMIM: 608786; UniProt P11498;
Enzymklassifikation
EC, Kategorie	6.4.1.1, Ligase
Substrat	ATP + Pyruvat + HCO3−
Produkte	ADP + Phosphat + Oxalacetat
Vorkommen
Homologie-Familie	Pyruvatcarboxylase
Übergeordnetes Taxon	Lebewesen
Ausnahmen	Pflanzen
	Orthologe

Versionsgeschichte interaktiv durchsuchen

[gesichtete Version]

← Zum vorherigen Versionsunterschied

Inhalt gelöscht Inhalt hinzugefügt

VisuellWikitext

Inline

Aktuelle Version vom 11. Dezember 2023, 14:50 Uhr

Pyruvatcarboxylase (PC) ist ein Enzym. Es katalysiert in allen Lebewesen (außer den Pflanzen) die Addition von Kohlenstoffdioxid an Pyruvat. Diese Reaktion stellt den ersten Schritt der Gluconeogenese dar und dient zudem als anaplerotische Reaktion für den Citratzyklus. Das Enzym ist in den Mitochondrien lokalisiert und wird über die Konzentration an Acetyl-CoA allosterisch reguliert. Die Enzymfunktion ist entscheidend abhängig von dieser Regulation, sodass in Abwesenheit von Acetyl-CoA praktisch keine Aktivität feststellbar ist. Mutationen am PC-Gen beim Menschen können seltenen PC-Mangel verursachen.^[1]

Struktur

In der hauptsächlich aktiven Form liegt das Enzym als (Hetero-)Tetramer vor, das mit den Dimeren und Monomeren im Bildungsgleichgewicht steht. Der tetramere Zustand ist jedoch nicht notwendig für die grundsätzliche Enzymfunktion, sodass auch die Di- und Monomere eine Aktivität besitzen. Die Molmasse eines einzelnen Monomers beträgt 130 kDa.

Die funktional interessantesten Abschnitte des Proteins sind die N- und C-terminalen Endstücke. Die ersten 300 bis 350 N-terminalen Aminosäuren bilden eine ATP-Bindungsdomäne (ATP-grasp domain) und die äußersten 80 C-terminalen Aminosäuren die Biotin-Bindungsdomäne, in der das Biotin über eine Amidbindung mit der $\epsilon$ -Aminogruppe eines Lysins kovalent verbunden ist.

Reaktionsmechanismus

Der genaue Reaktionsmechanismus der Pyruvatcarboxylase umfasst drei Schritte:

Aktivierung des CO₂ (das in wässriger Lösung als Hydrogencarbonat-Anion HCO₃⁻ vorliegt) zu Carboxyphosphat:
$\mathrm {HCO_{3}^{-}+\ ATP\longrightarrow HOCO_{2}{\mathord {-}}PO_{3}^{2-}+ADP}$
Anlagerung des Carboxyphosphats an das Biotin (N1-Atom):
$\mathrm {Enzym{\mathord {-}}Biotin+HOCO_{2}{\mathord {-}}PO_{3}^{2-}+{\text{2 }}H_{2}O\longrightarrow Enzym{\mathord {-}}Biotin{\mathord {-}}COO^{-}+P_{i}+{\text{2 }}H_{3}O^{+}}$
Übertragung der aktivierten Carboxygruppe auf das Pyruvat:
$\mathrm {Enzym{\mathord {-}}Biotin{\mathord {-}}COO^{-}+Pyruvat\longrightarrow Enzym{\mathord {-}}Biotin+Oxalacetat}$

Durch die Verwendung von Biotin als Coenzym ist die Pyruvatcarboxylase wie jedes andere Biotin-abhängige Enzym auch anfällig für eine Hemmung durch Avidin, da dieses das Biotin als einen Avidin-(Biotin)₄-Komplex irreversibel bindet.

Eine Störung oder ein Fehlen des Enzyms führt zum Pyruvat-Carboxylase-Mangel.

Literatur

Stryer et al.: Biochemie. 5. Auflage Spektrum Akademischer Verlag, 2003
Fallert-Müller et al.: Lexikon der Biochemie, Spektrum Akademischer Verlag, 2000

Einzelnachweise

↑ UniProt P11498

[1] UniProt P11498

[1]

@@ Zeile 1: / Zeile 1: @@
-{{Infobox Enzym
-|Name=Pyruvat-Carboxylase
-|Bild=
-|Synonyme=
-|EC-Nummer=6.4.1.1
-|CAS-Nummer=9014-19-1
-|Kategorie=Ligase
-|Reaktionsart=
-|Substrat=ATP + Pyruvat + HCO<sub>3</sub><sup>-</sup>
-|Produkte=ADP + Phosphat + Oxaloacetat
-|}}
-Die '''Pyruvat-Carboxylase''' [EC 6.4.1.1] ist ein [[biotin]]haltiges Enzym, das zu der Gruppe der [[Ligase]]n zählt und sowohl in tierischen als auch in pflanzlichen Lebewesen vorkommt. Es katalysiert Mangan- oder Zink-abhängig die irreversible Addition von CO<sub>2</sub> an Pyruvat nach der Formel
-''Pyruvat + CO<sub>2</sub> + ATP + H<sub>2</sub>0'' <math>\rightarrow</math> ''Oxalacetat+ADP+P<sub>i</sub>''. Diese Reaktion stellt den ersten Schritt der [[Gluconeogenese]] dar, und dient zudem als [[anaplerotisch]]e Reaktion für den [[Citratzyklus]] (dessen erster Schritt eine Addition der Acetyl-Gruppe von Acetyl-CoA an Oxalacetat ist, das zwar beim kompletten Durchlauf des Zyklus wieder regeneriert wird, wobei jedoch durch das Verschieben von Metaboliten des Citratzyklus in andere Stoffwechselwege ein ständiger Verlust an Oxalacetat auftritt, der kompensiert werden muss).
+{{Infobox Protein
-Das Enzym ist in den [[Mitochondrien]] lokalisiert und wird über die Konzentration an Acetyl-CoA allosterisch reguliert. Die Enzymfunktion ist entscheidend abhängig von dieser Regulation, sodass in Abwesenheit von Acetyl-CoA praktisch keine Aktivität feststellbar ist.
+|Name            =
+|Bild            = 4qsk.jpg
+|Bild_legende    = <!-- nach {{PDB|ABCD}} -->
+|PDB             = {{PDB2|3bg3}}, {{PDB2|3bg9}}
+|Groesse         = 1158 Aminosäuren
+|Kofaktor        = [[Biotin]], [[Mangan]]
+|Precursor       =
+|Struktur        = Homotetramer
+|Isoformen       =
+|HGNCid          = 8636
+|Symbol          = PC
+|AltSymbols      =
+|OMIM            = 608786
+|UniProt         = P11498
+|MGIid           =
+|CAS             =
+|CASergänzend    =
+|ATC-Code        = <!-- {{ATC|X99|XX99}} -->
+|DrugBank        =
+|Wirkstoffklasse =
+|TCDB            =
+|TranspText      =
+|EC-Nummer       = 6.4.1.1
+|Kategorie       = Ligase
+|Reaktionsart    =
+|Substrat        = ATP + Pyruvat + HCO<sub>3</sub><sup>−</sup>
+|Produkte        = ADP + Phosphat + Oxalacetat
+|Homolog_db      = HOGENOM
+|Homolog_fam     = Pyruvatcarboxylase
+|Taxon           = Lebewesen
+|Taxon_Ausnahme  = Pflanzen
+|Orthologe       = {{Protein Orthologe
+    | Spezies1 = Mensch
+    | Spezies2 = Hausmaus
+   | S1_EntrezGene = 5091
+ | S1_Ensembl = ENSG00000173599
+ | S1_RefseqmRNA = NM_000920
+ | S1_RefseqProtein = NP_000911
+ | S1_GenLoc_db = hg38
+ | S1_GenLoc_chr = 11
+ | S1_GenLoc_start = 66848233
+ | S1_GenLoc_end = 66958376
+ | S1_Uniprot = P11498
+ | S2_EntrezGene = 18563
+ | S2_Ensembl = ENSMUSG00000024892
+ | S2_RefseqmRNA = NM_001162946
+ | S2_RefseqProtein = NP_001156418
+ | S2_GenLoc_db = mm10
+ | S2_GenLoc_chr = 19
+ | S2_GenLoc_start = 4510472
+ | S2_GenLoc_end = 4621752
+ | S2_Uniprot =
+  }}
+}}
+'''Pyruvatcarboxylase (PC)''' ist ein [[Enzym]]. Es [[Katalyse|katalysiert]] in allen Lebewesen (außer den [[Pflanzen]]) die [[Additionsreaktion|Addition]] von [[Kohlenstoffdioxid]] an [[Pyruvat]]. Diese Reaktion stellt den ersten Schritt der [[Gluconeogenese]] dar und dient zudem als [[anaplerotisch]]e Reaktion für den [[Citratzyklus]]. Das Enzym ist in den [[Mitochondrien]] lokalisiert und wird über die Konzentration an [[Acetyl-CoA]] allosterisch reguliert. Die Enzymfunktion ist entscheidend abhängig von dieser Regulation, sodass in Abwesenheit von Acetyl-CoA praktisch keine Aktivität feststellbar ist. [[Mutation]]en am ''PC''-[[Gen]] beim Menschen können seltenen PC-Mangel verursachen.<ref>{{UniProt|P11498}}</ref>
 == Struktur ==
+In der hauptsächlich aktiven Form liegt das Enzym als (Hetero-)Tetramer vor, das mit den Dimeren und Monomeren im Bildungsgleichgewicht steht. Der tetramere Zustand ist jedoch nicht notwendig für die grundsätzliche Enzymfunktion, sodass auch die Di- und Monomere eine Aktivität besitzen. Die [[Molmasse]] eines einzelnen Monomers beträgt 130 kDa.
+Die funktional interessantesten Abschnitte des Proteins sind die N- und C-terminalen Endstücke. Die ersten 300 bis 350 N-terminalen Aminosäuren bilden eine [[Adenosintriphosphat|ATP]]-Bindungsdomäne (''ATP-grasp domain'') und die äußersten 80 C-terminalen Aminosäuren die [[Biotin]]-Bindungsdomäne, in der das Biotin über eine Amidbindung mit der <math>\epsilon</math>-Aminogruppe eines Lysins kovalent verbunden ist.
-In der hauptsächlich aktiven Form liegt das Enzym als (Hetero-)Tetramer vor, das mit den Dimeren und Monomeren im Bildungsgleichgewicht steht. Der tetramere Zustand ist jedoch nicht notwendig für die grundsätzliche Enzymfunktion, sodass auch die Di- und Monomere eine Aktivität besitzen. Das [[Molmasse]] der einzelnen Monomere beträgt 130 kDa.
-Die funktional interessantesten Abschnitte das Proteins sind die N- und C-terminalen Endstücke. Die ersten 300 bis 350 N-terminalen Aminosäuren bilden eine ATP-Bindungs-Domäne (''ATP-grasp domain'') und die äußersten 80 C-terminalen Aminosäuren die Biotin-Bindungsdomäne, in der das Biotin über eine Amidbindung mit der <math>\epsilon</math>-Aminogruppe eines Lysins kovalent verbunden ist.
 == Reaktionsmechanismus ==
-Der genaue Reaktionsmechanismus der Pyruvat-Carboxylase umfasst drei Schritte:
+Der genaue Reaktionsmechanismus der Pyruvatcarboxylase umfasst drei Schritte:
-) Aktivierung des ''CO<sub>2</sub>'' (das in wässriger Lösung als Hydrogencarbonat-Anion ''HCO<sub>3</sub><sup>-</sup>'' vorliegt) zu  Carboxyphosphat :<br> ''HCO<sub>3</sub><sup>-</sup> + ATP <math>\rightarrow</math> HOCO<sub>2</sub>-PO<sub>3</sub><sup>2-</sup> + ADP''
+# Aktivierung des ''CO<sub>2</sub>'' (das in wässriger Lösung als [[Hydrogencarbonat]]-Anion ''HCO<sub>3</sub><sup>−</sup>'' vorliegt) zu Carboxyphosphat:
+#: <math>\mathrm{HCO_3^- +\ ATP \longrightarrow HOCO_2\mathord-PO_3^{2-} + ADP}</math>
+# Anlagerung des Carboxyphosphats an das Biotin (N1-Atom):
+#: <math>\mathrm{Enzym\mathord-Biotin + HOCO_2\mathord-PO_3^{2-} + \text{2 } H_2O \longrightarrow Enzym\mathord-Biotin\mathord-COO^- + P_i + \text{2 } H_3O^+}</math>
+# Übertragung der aktivierten [[Carboxygruppe]] auf das Pyruvat:
+#: <math>\mathrm{Enzym\mathord-Biotin\mathord-COO^- + Pyruvat \longrightarrow Enzym\mathord-Biotin+ Oxalacetat}</math>
+Durch die Verwendung von Biotin als Coenzym ist die Pyruvatcarboxylase wie jedes andere Biotin-abhängige Enzym auch anfällig für eine Hemmung durch [[Avidin]], da dieses das Biotin als einen Avidin-(Biotin)<sub>4</sub>-Komplex irreversibel bindet.
-) Anlagerung des Carboxyphosphats an das Biotin (N1-Atom) :<br>
-	''Enzym-Biotin + HOCO<sub>2</sub>-PO<sub>3</sub><sup>2-</sup> <math>\rightarrow</math> Enzym-Biotin-CO<sub>2</sub> + P<sub>i</sub> + H<sub>2</sub>O''
-) Übertragung der aktivierten Carboxylgruppe auf das Pyruvat :<br>
-	 ''Enzym-Biotin-CO<sub>2</sub> + Pyruvat <math>\rightarrow</math> Enzym-Biotin + Oxalacetat''
+Eine Störung oder ein Fehlen des Enzyms führt zum [[Pyruvat-Carboxylase-Mangel]].
-Durch die Verwendung von Biotin als Coenzym ist die Pyruvat-Carboxylase wie jedes andere Biotin-abhängige Enzym auch anfällig für eine Hemmung durch Avidin, da dieses das Biotin als einen Avidin-(Biotin)''<sub>4</sub>'' - Komplex irreversibel bindet.
 == Literatur ==
-*Stryer et.al.: ''Biochemie''. 5. Auflage Spektrum Akademischer Verlag, 2003
+* Stryer ''et al''.: ''Biochemie''. 5. Auflage Spektrum Akademischer Verlag, 2003
-*Fallert-Müller et.al.: ''Lexikon der Biochemie'', Spektrum Akademischer Verlag, 2000
+* Fallert-Müller ''et al''.: ''Lexikon der Biochemie'', Spektrum Akademischer Verlag, 2000
+== Einzelnachweise ==
+<references />
 [[Kategorie:Ligase]]
+[[Kategorie:Codiert auf Chromosom 11 (Mensch)]]
-[[en:Pyruvate carboxylase]]
-[[he:פירובט קרבוקסילאז]]
-[[ja:ピルビン酸カルボキシラーゼ]]
-[[sv:Pyruvatkarboxylas]]