Mevalonatweg

Schema des Mevalonatwegs
Übergeordnet
Phospholipid-Biosynthese
Gene Ontology
QuickGO

Der Mevalonatweg ist ein Stoffwechselweg in Eukaryoten, über den von Acetyl-CoA ausgehend die Biosynthese von Isoprenoiden erfolgt und damit der Aufbau von Steroiden und Sekundärmetaboliten ermöglicht wird. Endprodukt des Mevalonatwegs ist nach sechs Schritten Isopentenylpyrophosphat (IPP) und Dimethylallylpyrophosphat (DMAPP), die Ausgangsstoffe im Mensch für die Cholesterinbiosynthese und die Steroidbiosynthese. Teile des Mevalonatwegs finden im Zytosol und in den Peroxisomen statt.

Die meisten Bakterien benutzen zur Synthese von Isoprenoiden den Methylerythritolphosphatweg, vielen stehen aber auch die Enzyme des Mevalonatwegs zur Verfügung. Archaeen hingegen nutzen ausschließlich den Mevalonatweg in einer leicht veränderten Reihenfolge, bei der Phosphomevalonat zuerst zu Isopentenylphosphat decarboxyliert und dann weiter zum IPP phosphoryliert wird.[1][2]

Reaktionsschritte

Acetoacetyl-CoA

Der Mevalonatweg beginnt in den Mitochondrien mit der Übertragung eines Acetylrests von Acetyl-CoA auf ein zweites Acetyl-CoA-Molekül. Dieses von dem zytosolischen Enzym Acetyl-CoA-Acetyltransferase (ACAT2) katalysierte Reaktionsgleichgewicht ist außerdem Teil der beta-Oxidation, des Auf- und Abbaus von Ketokörpern und mancher Aminosäuren.

Acetyl-CoA + Acetyl-CoA $ \rightleftharpoons $ CoA-SH + Acetoacetyl-CoA

Zwei Moleküle Acetyl-CoA werden zu Coenzym A und Acetoacetyl-CoA umgesetzt und umgekehrt.

HMG-CoA

Die Verknüpfung eines weiteren Moleküls Acetyl-CoA mit Acetacetyl-CoA zu 3-Hydroxy-3-methylglutaryl-CoA (HMG-CoA) in den Mitochondrien benötigt die zytosolische Isoform des Enzyms HMG-CoA-Synthase (HMGCS1).

Acetyl-CoA + Acetoacetyl-CoA $ \longrightarrow $ HMG-CoA + CoA-SH

Acetoacetyl-CoA wird zu HMG-CoA acetyliert.

R-Mevalonat

Die HMG-CoA-Reduktase ist ein Membranprotein am endoplasmatischen Retikulum, das die Reduktion von HMG-CoA zu Mevalonat katalysiert. Dieser Schritt ist geschwindigkeitsbestimmend für den Mevalonatweg, und damit auch beispielsweise für den Aufbau von Cholesterin.

HMG-CoA + 2 NADPH/H+ $ \longrightarrow $ Mevalonat + CoA-SH + 2 NADP+

HMG-CoA wird zu Mevalonat reduziert.

5-Phospho-R-mevalonat

Die Phosphorylierung von Mevalonat mithilfe der Mevalonatkinase findet im Zytosol statt.

Mevalonat + ATP $ \rightleftharpoons $ Phosphomevalonat + ADP

R-Mevalonat wird zu 5-Phospho-R-mevalonat umgesetzt. Ein Molekül ATP wird verbraucht.

5-Diphospho-R-mevalonat

Eine weitere Phosphorylierung führt zum 5-Pyrophosphomevalonat. Katalysator ist hier die Phosphomevalonat-Kinase, die bisher nur in den Peroxisomen gefunden wurde.

Phosphomevalonat + ATP $ \rightleftharpoons $ Diphosphomevalonat + ADP

5-Phospho-R-mevalonat wird zu 5-Diphospho-R-mevalonat umgesetzt.

Isopentenylpyrophosphat

Der letzte Reaktionsschritt zum IPP stellt die von der Diphosphomevalonat-Decarboxylase katalysierte Decarboxylierung von Diphosphomevalonat dar. Sie findet im Zytosol statt.

Diphosphomevalonat + ATP $ \longrightarrow $ IPP + ADP + Pi + CO2

5-Diphospho-R-mevalonat wird zu Isopentenylpyrophosphat (IPP) umgesetzt.

Dimethylallyldiphosphat

Die wechselseitige Isomerisierung von IPP zu DMAPP und umgekehrt wird von der Isopentenyldiphosphat-Isomerase katalysiert. Beide Isoformen des Enzyms wurden in Peroxisomen lokalisiert.

IPP $ \rightleftharpoons $ DMAPP

Isopentenyldiphosphat (IPP) und Dimethylallyldiphosphat (DMAPP) gehen in einander über.

Literatur

  •  Qureshi N, Porter W: Conversion of acetyl-coenzyme A to isopentenyl pyrophosphate. In: JW Porter, SL Spurgeon (Hrsg.): Biosynthesis of Isoprenoid Compounds, Vol 1.. John Wiley & Sons, New York, 1981, S. 47–94.
  • McGarvey DJ, Croteau R: Terpenoid metabolism. In: Plant Cell. 7, Nr. 7, Juli 1995, S. 1015–26. doi:10.1105/tpc.7.7.1015. PMID 7640522. Volltext bei PMC: 160903.
  • Newman JD, Chappell J: Isoprenoid biosynthesis in plants: carbon partitioning within the cytoplasmic pathway. In: Crit. Rev. Biochem. Mol. Biol.. 34, Nr. 2, 1999, S. 95–106. doi:10.1080/10409239991209228. PMID 10333387.

Einzelnachweise

Weblinks

Die News der letzten Tage

16.08.2022
Parasitologie | Insektenkunde
Fächerflügler kennen keinen Schmerz
Ein Forschungsteam hat untersucht, wie weibliche Fächerflügler das Trauma der Paarung überstehen.
12.08.2022
Taxonomie
Eine neue Orchideenart aus den Bergen Tansanias
Der Bayreuther Biologe Andreas Hemp hat im Nordosten Tansanias eine bisher unbekannte Orchideenart der Gattung Rhipidoglossum entdeckt.
11.08.2022
Biodiversität | Insektenkunde | Land-, Forst- und Viehwirtschaft
Wie die Biodiversität in Weinbergen am besten gefördert wird
Forschende haben untersucht, wie sich eine biologische, biodynamische und konventionelle Bewirtschaftung in Weinbergen auf die Insektenfauna auswirkt.
11.08.2022
Ökologie | Säugetierkunde
Worin unterscheidet sich eine Stadtfledermaus von einer Landfledermaus?
Manche Fledermausarten kommen eher in Städten als auf dem Land vor.
10.08.2022
Ethologie | Säugetierkunde
Seehunden über die Schulter schauen
Wo finden Seehunde ihre Nahrung?
10.08.2022
Ethologie | Biodiversität
Der soziale Faktor der Tierwanderungen
Eine breite Spanne an Tierarten begibt sich auf große Wanderschaft – von kleinsten Insekten bis hin zu den größten Meeressäugetieren unseres Planeten.
10.08.2022
Mykologie | Genetik | Land-, Forst- und Viehwirtschaft
Wie ein Schadpilz seine Wirtspflanze wehrlos macht
Der Pilz Ustilago maydis befällt Mais und kann seinen Wirt erheblich schädigen.
09.08.2022
Biodiversität
Ursachen für die Vielfalt von Baumarten erforscht
Die Anzahl der in den äquatornahen Regionen wachsenden Baumarten ist signifikant höher als in den weiter nördlichen und südlichen Regionen der Erde.
09.08.2022
Evolution
Spurensuche: Abstammungslinien von Pseudoskorpionen
Die tropischen Wälder der Westghats, einer riesigen Gebirgskette in Westindien, sind die Heimat vieler diverser, insbesondere endemischer Arten.
09.08.2022
Neurobiologie
Können Springspinnen träumen?
Die Konstanzer Biologin Dr.
09.08.2022
Ökologie | Paläontologie | Primatologie
Neues von Orang-Utans und ihren ausgestorbenen Vorfahren
Ökologische Kontinuität zwischen Orang-Utans und ausgestorbenen Vorfahren zeigt Abhängigkeit von intakten Regenwäldern.
04.08.2022
Taxonomie
Neue Spinnengattung nach David Bowie benannt
Der bekannte Spinnenforscher Peter Jäger hat eine neue Gattung aus der Familie der Kammspinnen nach dem verstorbenen Popmusiker David Bowie benannt.
03.08.2022
Mikrobiologie | Toxikologie
Wie bakterielle Toxine bei tödlichen Angriffen wirken
Von Bakterien gebildete Toxine sind schädliche und oft tödliche Substanzen, sie treffen den Wirtsorganismus, wo es am meisten weh tut und fördern Infektionen und Krankheiten.
29.07.2022
Ethologie | Evolution | Primatologie
Kommunikation erleichtert den Schimpansen die Jagd
Ähnlich wie Menschen nutzen Schimpansen Kommunikation, um ihr kooperatives Verhalten zu koordinieren – etwa bei der Jagd.
29.07.2022
Meeresbiologie
Bestäubung durch Krebstiere
Biene des Meeres: Eine kleine Meerassel hilft bei der Befruchtung von Rotalgen.
22.07.2022
Anthropologie | Physiologie | Immunologie
Ekelerregende Videos mit Krankheitsbezug lösen Immunantwort aus
Personen, die mit krankheitsbezogenen ekelerregenden Videos konfrontiert werden, weisen eine erhöhte Konzentration der Antikörper Immunglobulin A im Speichel auf.