Desaturase
von lateinisch: saturare - sättigen
Englisch: desaturase, fatty acid desaturase
Definition
Desaturasen sind zur Gruppe I der EC-Klassifikation gehörige Enzyme (Oxidoreduktasen), die den Einbau von Doppelbindungen in die Kohlenstoffketten ihres Substrates katalysieren. Dabei werden gesättigte Bindungen in ungesättigte umgewandelt. Desaturasen spielen eine zentrale Rolle im Fettsäurestoffwechsel.
Biochemie
Desaturasen werden für die Bildung ungesättigter Fettsäuren benötigt. Sie kommen bei Eukaryoten und Prokaryoten vor. Die Enzyme sind häufig membranständig und befinden sich bei Eukaryoten überwiegend im endoplasmatischen Retikulum oder in den Mitochondrien.
Die von Desaturasen katalysierte Reaktion ist eine oxidative Dehydrierung. Es werden zwei Wasserstoffatome aus der Fettsäure entfernt und eine neue Doppelbindung gebildet. Die Reaktion benötigt in der Regel Sauerstoff, NADH oder NADPH sowie ein Cytochrom-b5-abhängiges Elektronentransportsystem.
Der menschliche Körper besitzt nur Desaturasen, die Doppelbindungen bis zur Position Δ9 einfügen können, d.h. bis zu neun C-Atome von der Carboxylgruppe der Fettsäure entfernt. Fettsäuren, die eine oder mehrere Doppelbindungen distal von Δ9 tragen, können daher nicht de novo synthetisiert werden. Sie müssen obligat mit der Nahrung aufgenommen werden und heißen entsprechend essentielle Fettsäuren.
Physiologie
Desaturasen sind wichtige Enzyme für den Aufbau und Erhalt biologischer Membranen und beeinflussen die Membranfluidität. Die von ihnen erzeugten, ungesättigten Fettsäuren sind Bestandteil vieler Membranlipide, zum Beispiel von Glykolipiden, Sphingolipiden und Phospholipiden.
Außerdem bilden Desaturasen die Ausgangsstoffe für zahlreiche Signalstoffe, wie z.B.:
Beispiele
Beim Menschen sind vor allem folgende Desaturasen von Bedeutung:
- Stearoyl-CoA-Desaturase (Δ9-Desaturase, kodiert durch SCD1)
- Δ6-Desaturase (kodiert durch FADS2)
- Δ5-Desaturase (kodiert durch FADS1)
Diese Enzyme sind wesentlich an der Synthese mehrfach ungesättigter Fettsäuren wie Arachidonsäure, Eicosapentaensäure und Docosahexaensäure beteiligt.
Klinik
Störungen der Desaturaseaktivität beeinflussen den Fettsäurestoffwechsel. Sie stehen u.a. mit metabolischem Syndrom, Insulinresistenz und Adipositas in Zusammenhang. Veränderungen der Expression einzelner Desaturasen werden außerdem bei verschiedenen Lebererkrankungen und Tumoren beobachtet.
Literatur
- Marı́a J.T de Alaniz, Carlos Alberto Marra: Steroid hormones and fatty acid desaturases, Prostaglandins, Leukotrienes and Essential Fatty Acids, Volume 68, Issue 2, 2003, Pages 163-170, ISSN 0952-3278,