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Propionyl-CoA-Carboxylase

Die Propionyl-CoA-Carboxylase (abgekürzt PCCase oder PCC) ist ein Enzym, das zur Klasse der Ligasen zählt und in den Mitochondrien von Tieren, Pflanzen und Pilzen vorkommt, aber auch in Bakterien gefunden wird. Sie katalysiert die Umwandlung von Propionyl-CoA zu D-Methylmalonyl-CoA und spielt damit eine wichtige Rolle im Aminosäuren- und Fettstoffwechsel. Zur Funktion benötigt die Propionyl-CoA-Carboxylase das Vitamin Biotin als Kofaktor. Defekte in den Untereinheiten können zu seltenen erblichen Stoffwechselerkrankungen führen.

Propionyl-CoA-Carboxylase, α-Untereinheit
Eigenschaften des menschlichen Proteins
Masse/Länge Primärstruktur 703 Aminosäuren (Mensch)
Kofaktor Biotin
Bezeichner
Gen-Name PCCA
Externe IDs
Enzymklassifikation
EC, Kategorie 6.4.1.3, Ligase
Reaktionsart Carboxylierung
Substrat Propionyl-CoA + HCO3 + ATP
Produkte D-Methylmalonyl-CoA + ADP + Pi
Vorkommen
Homologie-Familie PCCA
Übergeordnetes Taxon Lebewesen

Propionyl-CoA-Carboxylase, β-Untereinheit
Eigenschaften des menschlichen Proteins
Masse/Länge Primärstruktur 539 Aminosäuren (Mensch)
Bezeichner
Gen-Name PCCB
Externe IDs
Enzymklassifikation
EC, Kategorie 6.4.1.3, Ligase
Reaktionsart Carboxylierung
Substrat Propionyl-CoA + HCO3 + ATP
Produkte D-Methylmalonyl-CoA + ADP + Pi
Vorkommen
Homologie-Familie accD/PCCB
Übergeordnetes Taxon Lebewesen

Inhaltsverzeichnis

Die Propionyl-CoA-Carboxylase setzt sich aus zwei verschiedenen Proteinen zusammen, der α- und der β-Untereinheit, die jeweils mehrfach vorkommen. So handelt es sich beim menschlichen Enzym um ein Dodecamer, in dem sechs α- und sechs β-Untereinheiten miteinander kombiniert sind.

Die größere α-Untereinheit beherbergt das als prosthetische Gruppe fungierende Biotin-Molekül, außerdem die Andockstelle für ATP und die Domäne, an der Biotin carboxyliert wird. Dagegen enthält die kleinere β-Untereinheit die Carboxytransferase-Domäne, an der die Carboxygruppe von Biotin weiter auf Propionyl-CoA übertragen wird.

Die Propionyl-CoA-Carboxylase spielt eine wichtige Rolle beim Abbau der Aminosäuren Isoleucin, Valin, Methionin und Threonin, ungeradzahliger und verzweigter Fettsäuren sowie der Seitenkette des Cholesterins, aber auch bei der Verwertung der von manchen Darmbakterien durch Propionsäuregärung gebildeten Propionsäure. Das dabei anfallende Propionyl-CoA wird unter ATP-Verbrauch in D-Methylmalonyl-CoA umgewandelt, das nach zwei weiteren Umformungen als Succinyl-CoA in den Citratzyklus eingeht (anaplerotische Reaktion).

Der Ablauf der enzymatischen Reaktion ähnelt sehr dem Mechanismus, den man auch von der Pyruvat-Carboxylase, der Methylcrotonoyl-CoA-Carboxylase und der Acetyl-CoA-Carboxylase kennt: Am ersten aktiven Zentrum wird Hydrogencarbonat unter Verbrauch von ATP aktiviert und dann vorübergehend Biotin damit carboxyliert. Das Biotinmolekül ist seinerseits über einen Lysinrest mit dem Protein verbunden und kann deshalb wie an einem langen Arm zwischen den beiden aktiven Zentren des Enzyms hin- und herpendeln. Am zweiten aktiven Zentrum gibt Biotin die Carboxygruppe dann wieder ab an das jeweilige Substrat, in diesem Fall an Propionyl-CoA.

Das Gen für die α-Untereinheit (PCCA) codiert beim Menschen auf Chromosom 13 im Bereich q32, dagegen findet sich das Gen für die β-Untereinheit (PCCB) auf Chromosom 3 im Bereich q21–q22.

Von beiden Untereinheiten sind etliche Mutationen bekannt, die zu der seltenen, autosomal rezessiv vererbten Stoffwechselkrankheit Propionyl-CoA-Carboxylase-Mangel führen. Lediglich bei den Inuit auf Grönland ist ein vergleichsweise häufiges Auftreten bekannt, da hier ungefähr 5 % aller Menschen ein defektes PCCB-Gen besitzen. Man nimmt an, dass es sich dabei um eine so genannte Gründermutation (engl. founder mutation) handelt.

  1. Enzymdatenbank BRENDA, Eintrag EC 6.4.1.3
  2. Proteindatenbank UniProt P05165
  3. Proteindatenbank UniProt P05166
  4. J. M. Berg, J. L. Tymoczko, L. Stryer: Biochemie. 6. Auflage. Spektrum Akademischer Verlag, Elsevier GmbH, München 2007; S. 697f, 741ff; ISBN 978-3-8274-1800-5
  5. D. Doenecke, J. Koolman, G. Fuchs, W. Gerok: Karlsons Biochemie und Pathobiochemie. 15. Auflage. Georg Thieme Verlag, Stuttgart 2005; S. 281, 328f, 468, 655 ISBN 978-3-13-357815-8
  6. Gendatenbank der HUGO, Eintrag PCCA
  7. Gendatenbank der HUGO, Eintrag PCCB
  8. PCCA. In: Online Mendelian Inheritance in Man. (englisch)
  9. PCCB. In: Online Mendelian Inheritance in Man. (englisch)
  10. K. Ravn et al.: High incidence of propionic acidemia in greenland is due to a prevalent mutation, 1540insCCC, in the gene for the beta-subunit of propionyl CoA carboxylase. In: Am. J. Hum. Genet. 67(1); July 2000: S. 203–6. PMID 10820128 doi:10.1086/302971 (Volltext)

Propionyl-CoA-Carboxylase
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Propionyl CoA Carboxylase Enzymfamilie Sprache Beobachten Bearbeiten Die Propionyl CoA Carboxylase abgekurzt PCCase oder PCC ist ein Enzym das zur Klasse der Ligasen zahlt und in den Mitochondrien von Tieren Pflanzen und Pilzen vorkommt aber auch in Bakterien gefunden wird Sie katalysiert die Umwandlung von Propionyl CoA zu D Methylmalonyl CoA und spielt damit eine wichtige Rolle im Aminosauren und Fettstoffwechsel Zur Funktion benotigt die Propionyl CoA Carboxylase das Vitamin Biotin als Kofaktor Defekte in den Untereinheiten konnen zu seltenen erblichen Stoffwechselerkrankungen fuhren 1 Propionyl CoA Carboxylase a UntereinheitEigenschaften des menschlichen ProteinsMasse Lange Primarstruktur 703 Aminosauren Mensch Kofaktor BiotinBezeichnerGen Name PCCAExterne IDs OMIM 232000 UniProt P05165 CAS Nummer 9023 94 3EnzymklassifikationEC Kategorie 6 4 1 3 LigaseReaktionsart CarboxylierungSubstrat Propionyl CoA HCO3 ATPProdukte D Methylmalonyl CoA ADP PiVorkommenHomologie Familie PCCAUbergeordnetes Taxon Lebewesen Propionyl CoA Carboxylase b UntereinheitEigenschaften des menschlichen ProteinsMasse Lange Primarstruktur 539 Aminosauren Mensch BezeichnerGen Name PCCBExterne IDs OMIM 232050 UniProt P05166 CAS Nummer 9023 94 3EnzymklassifikationEC Kategorie 6 4 1 3 LigaseReaktionsart CarboxylierungSubstrat Propionyl CoA HCO3 ATPProdukte D Methylmalonyl CoA ADP PiVorkommenHomologie Familie accD PCCBUbergeordnetes Taxon Lebewesen Inhaltsverzeichnis 1 Struktur 2 Funktion 3 Genetik 4 Einzelnachweise 5 WeblinksStruktur BearbeitenDie Propionyl CoA Carboxylase setzt sich aus zwei verschiedenen Proteinen zusammen der a und der b Untereinheit die jeweils mehrfach vorkommen So handelt es sich beim menschlichen Enzym um ein Dodecamer in dem sechs a und sechs b Untereinheiten miteinander kombiniert sind 1 Die grossere a Untereinheit beherbergt das als prosthetische Gruppe fungierende Biotin Molekul ausserdem die Andockstelle fur ATP und die Domane an der Biotin carboxyliert wird Dagegen enthalt die kleinere b Untereinheit die Carboxytransferase Domane an der die Carboxygruppe von Biotin weiter auf Propionyl CoA ubertragen wird 2 3 Funktion BearbeitenDie Propionyl CoA Carboxylase spielt eine wichtige Rolle beim Abbau der Aminosauren Isoleucin Valin Methionin und Threonin ungeradzahliger und verzweigter Fettsauren sowie der Seitenkette des Cholesterins aber auch bei der Verwertung der von manchen Darmbakterien durch Propionsauregarung gebildeten Propionsaure Das dabei anfallende Propionyl CoA wird unter ATP Verbrauch in D Methylmalonyl CoA umgewandelt das nach zwei weiteren Umformungen als Succinyl CoA in den Citratzyklus eingeht anaplerotische Reaktion 4 5 Der Ablauf der enzymatischen Reaktion ahnelt sehr dem Mechanismus den man auch von der Pyruvat Carboxylase der Methylcrotonoyl CoA Carboxylase und der Acetyl CoA Carboxylase kennt Am ersten aktiven Zentrum wird Hydrogencarbonat unter Verbrauch von ATP aktiviert und dann vorubergehend Biotin damit carboxyliert Das Biotinmolekul ist seinerseits uber einen Lysinrest mit dem Protein verbunden und kann deshalb wie an einem langen Arm zwischen den beiden aktiven Zentren des Enzyms hin und herpendeln Am zweiten aktiven Zentrum gibt Biotin die Carboxygruppe dann wieder ab an das jeweilige Substrat in diesem Fall an Propionyl CoA 4 Genetik BearbeitenDas Gen fur die a Untereinheit PCCA codiert beim Menschen auf Chromosom 13 im Bereich q32 dagegen findet sich das Gen fur die b Untereinheit PCCB auf Chromosom 3 im Bereich q21 q22 6 7 Von beiden Untereinheiten sind etliche Mutationen bekannt die zu der seltenen autosomal rezessiv vererbten Stoffwechselkrankheit Propionyl CoA Carboxylase Mangel fuhren 8 9 Lediglich bei den Inuit auf Gronland ist ein vergleichsweise haufiges Auftreten bekannt da hier ungefahr 5 aller Menschen ein defektes PCCB Gen besitzen Man nimmt an dass es sich dabei um eine so genannte Grundermutation engl founder mutation handelt 10 Einzelnachweise Bearbeiten a b Enzymdatenbank BRENDA Eintrag EC 6 4 1 3 Proteindatenbank UniProt P05165 Proteindatenbank UniProt P05166 a b J M Berg J L Tymoczko L Stryer Biochemie 6 Auflage Spektrum Akademischer Verlag Elsevier GmbH Munchen 2007 S 697f 741ff ISBN 978 3 8274 1800 5 D Doenecke J Koolman G Fuchs W Gerok Karlsons Biochemie und Pathobiochemie 15 Auflage Georg Thieme Verlag Stuttgart 2005 S 281 328f 468 655 ISBN 978 3 13 357815 8 Gendatenbank der HUGO Eintrag PCCA Gendatenbank der HUGO Eintrag PCCB PCCA In Online Mendelian Inheritance in Man englisch PCCB In Online Mendelian Inheritance in Man englisch K Ravn et al High incidence of propionic acidemia in greenland is due to a prevalent mutation 1540insCCC in the gene for the beta subunit of propionyl CoA carboxylase In Am J Hum Genet 67 1 July 2000 S 203 6 PMID 10820128 doi 10 1086 302971 Volltext Weblinks Bearbeiten Wikibooks Biochemie und Pathobiochemie Abbau von Propionyl CoA Lern und LehrmaterialienAbgerufen von https de wikipedia org w index php 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