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Carnitin-Acyltransferase-System

Synonyme: Carnitin-Palmityltransferase-System, CPT
Englisch: carnitine O-palmitoyltransferase

1 Definition

Das Carnitin-Acyltransferase-System ist ein aus einer Reihe verschiedener Enzyme bestehendes Transportsystem. Seine Aufgabe ist die Verlagerung von aktivierten, freien Fettsäuren durch die Mitochondrienmembran. Im Mitochondrium werden die Lipide durch Beta-Oxidation abgebaut und in Energie umgewandelt.

2 Nomenklatur

In manchen Lehrbüchern wird das Carnitin-Acyltransferase-System fälschlich auch "Carnitin-Acetyltransferase-System" genannt. Dies ist jedoch nicht korrekt, da keine Acetylgruppe, sondern der gesamte Acylrest übertragen wird.

3 Biochemie

3.1 Grundlagen

Der Abbau der Fettsäuren findet im Mitochondrium im Rahmen der Beta-Oxidation statt. Die notwendigen Enzyme sitzen im Bereich der inneren Mitochondrienmembran. Zunächst müssen jedoch die Fettsäuren im Zytosol aktiviert werden: Die Acyl-CoA-Synthetase wandelt Fettsäuren in Acyl-CoA-Derivate mit energiereichen Thioesterbindungen um.

Da die Mitochondrienmembran für Acyl-CoA-Verbindungen nicht permeabel ist, existiert ein Shuttlesystem, das die aktivierten Fettsäuren unter Kopplung an Carnitin in das Mitochondrium transportiert. Neben den Carnitin-Acyltransferasen ist an dem Transfer auch noch die Carnitin-Acylcarnitin-Translokase (CACT) beteiligt. Sie transportiert die Acylcarnitin-Moleküle im Antiport mit freiem Carnitin in den Matrixraum des Mitochondriums.

Carnitin-Acyltransferasen befinden sich nicht nur in Mitochondrien, sondern auch in Mikro- und Peroxisomen.

3.2 Einteilung

Es existieren drei verschiedene Carnitin-Acyltransferasen mit unterschiedlichen Spezifitäten für unterschiedliche Kettenlängen der Substrate. Im Einzelnen sind dies:

  • Carnitin-Acyltransferase (CAT)
  • Carnitin-Oktanyltransferase (COT)
  • Carnitin-Palmityltransferase (CPT)

In der Regel werden die Begriffe Carnitin-Palmityltransferase und -Acyltransferase synonym verwendet. Weiterhin unterscheidet man zwischen folgenden Unterformen:

3.3 Carnitin-Palmityltransferase 1

Das Enzym CPT1 ist ein integrales Protein der äußeren mitochondrialen Membran. Es katalysiert die Kopplung von Acyl-CoA-Thioester an L-Carnitin. Dadurch entsteht Acyl-Carnitin und Coenzym A wird freigesetzt. Als physiologischer Inhibitor fungiert Malonyl-CoA, das erste Zwischenprodukt der Fettsäuresynthese.

Acylcarnitin passiert nun die äußere Mitochondrienmembran durch Porine und wird dann mit Hilfe von CACT durch die innere Membran transportiert.

3.4 Carnitin-Palmityltransferase 2

Die CPT2 befindet sich auf der Innenseite der inneren Mitochondrienmembran. Hier findet nun der umgekehrte Vorgang statt. Der Fettsäurerest des Acylcarnitins wird auf Coenzym A übertragen, sodass Acyl-CoA entsteht und freies Carnitin regeneriert wird. Anschließend beginnt mit der Dehydrierung von Acyl-CoA durch die Acyl-CoA-Dehydrogenase die Beta-Oxidation.

4 Klinik

4.1 Störung der CPT1

Ein Mangel der L-CPT1 kommen sehr selten vor. Betroffene werden auffällig durch Hepatomegalie, Hypoglykämie, Krampfanfälle bis hin zu komatösen Zuständen, meist im Rahmen von Infektionen oder nach Nahrungskarenz. Eine symptomatische Therapie ermöglicht eine gute Prognose.

4.2 Störung der CPT2

Ein CPT2-Mangel kommt häufiger vor. In der Regel manifestiert er sich in Form von rezidivierenden Muskelschmerzen und Muskelschwäche sowie paroxysmaler Myoglobinurie bis hin zum Nierenversagen. Der Zeitpunkt bei Diagnosestellung bzw. der Erstmanifestation reicht vom 1. bis zum 60. Lebensjahr. Viele Betroffene dieser autosomal-rezessiv vererbten Erkrankung sind jedoch asymptomatisch.

Neben dieser myopathischen Form, existieren noch zwei weitere Phänotypen des CPT2-Mangels:

Fachgebiete: Biochemie

Diese Seite wurde zuletzt am 8. Juni 2020 um 15:50 Uhr bearbeitet.

Ich hab's noch mal nachgeschaut. CPT1 ist definitiv an der äußeren Mitochondrienmembran lokalisiert. Ist ja auch logisch: Wie sollte die Transferase etwas aus dem Zytosol in das Mitochondrium transportieren, wenn sie an der inneren Membran läge?
#6 am 26.08.2019 von Dr. Frank Antwerpes (Arzt | Ärztin)
Thx. Glaubt nicht immer alles, was in den Lehrbüchern steht. Drucken schützt nicht vor Irrtümern.
#5 am 26.08.2019 von Dr. Frank Antwerpes (Arzt | Ärztin)
Laut der Dualen Reihe Biochemie ist die 1 im Zytosol und die 2 in der Matrix, also genau wie hier in dem Artikel.
#4 am 25.08.2019 von Maria Loth (Student/in der Humanmedizin)
Gast
Laut dem Stryer ist die Acyl-Carnithin-Transferase 1 eindeutig an der inneren Mitochondrienmembran lokalisiert. Da allerdings an der cytoplasmatischen Seite. Was ist denn nun korrekt?
#3 am 18.08.2019 von Gast (Student/in der Humanmedizin)
Das hast du ja nun schon selbst eingebaut. Danke für die Änderungen!
#2 am 07.02.2018 von Dr. Frank Antwerpes (Arzt | Ärztin)
Guten Morgen, vielen Dank für den Artikel. Ein paar Anmerkungen, da ich nicht ungefragt in dem Artikel herumschreiben möchte: M.E. müsste es nicht "AcEtyl-Transferase 1 +2", sondern Acyl-TF 1+2 heißen, da nicht nur lediglich eine Acetylgruppe, sondern die gesamte Fettsäurekette übertragen wird. Dies gilt natürlich auch für den Namen des Systems. Im letzten Abschnitt wird die "Acyl-CoA-Synthase" benannt- hier wäre es korrekter, den Begriff "Synthetase" zu verwenden, da die Reaktion nur unter Zufuhr von Energie durch hydrolytische Spaltung von 2 ATP-Äquivalenten abläuft (ATP--> AMP + PPi)
#1 am 02.02.2018 von Matthias Grünewälder (Student/in der Humanmedizin)

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