Elongase

Elongasen und Desaturasen regulieren die Kettenlänge und den Sättigungsgrad von Fettsäuren und damit deren Funktionen und Stoffwechsel. In eukaryotischen Zellen werden Fettsäuren im Zytosol durch Fettsäuresynthasen synthetisiert oder aus der Nahrung aufgenommen. Spezifische membrangebundene Enzyme im ER können sie anschließend desaturieren und verlängern. Dabei entstehen langkettige (C13–C21), sehr langkettige (VLCFAs) und ultralangkettige Fettsäuren (ULCFAs).

Die genauen Kettenlängen-Grenzen werden in der Literatur uneinheitlich definiert: Üblicherweise werden VLCFAs ab einer Kettenlänge von ≥ C22 abgegrenzt; manche neuere Übersichtsarbeiten grenzen zusätzlich eine Kategorie der ultralangkettigen Fettsäuren ab und verschieben dafür die VLCFA-Grenze auf C24–C26, wobei ULCFAs dann C28 bis ≥ C36 umfassen.^[2]

Die eigentliche Elongase (ELOVL) entspricht dabei der 3-Ketoacyl-CoA-Synthase, die im ersten Schritt des vierstufigen Elongationszyklus ein Acyl-CoA mit Malonyl-CoA zu einem 3-Ketoacyl-CoA kondensiert. Die drei nachfolgenden Schritte werden von weiteren, nicht zur ELOVL-Familie zählenden Enzymen katalysiert: eine NADPH-abhängige Reduktion durch die 3-Ketoacyl-CoA-Reduktase, Dehydratation durch eine der 3-Hydroxyacyl-CoA-Dehydratasen und eine abschließende, ebenfalls NADPH-abhängige Reduktion durch die trans-2-Enoyl-CoA-Reduktase. Jeder Zyklus verlängert die Acylkette um zwei Kohlenstoffatome.^[2]

Beim Menschen sind sieben Elongasen bekannt (ELOVL1–7).^[2] ELOVL1, ELOVL5 und ELOVL6 werden ubiquitär und ELOVL2 vorwiegend in Hoden und Leber exprimiert. ELOVL3 wird in Hoden, braunem Fettgewebe, Haut sowie Leber und ELOVL4 in Retina, Meibom-Drüsen, Gehirn, Haut und Hoden exprimiert. ELOVL7 wird nahezu ubiquitär exprimiert, mit besonders hoher Expression in Pankreas, Niere, Prostata und Kolon.^[3] Diese sieben Enzyme weisen jeweils spezifische Substratpräferenzen hinsichtlich Acylkettenlänge und Sättigungsgrad auf.

Drei der sieben ELOVL-Proteine (ELOVL1, ELOVL4 und ELOVL5) sind derzeit (2026) mit monogenen Erkrankungen assoziiert.^[2] Pathogene Varianten in ELOVL4 verursachen unter anderem die Stargardt-artige Makuladystrophie (STGD3) – eine von der klassischen, ABCA4-assoziierten Stargardt-Erkrankung (STGD1) abzugrenzende, eigenständige Entität.^[4]