Glycerin-3-phosphat-Dehydrogenase

Abhängig von ihrer zellulären Lokalisation werden folgende Isoformen der GPD unterschieden:

• zytosolische Glycerin-3-phosphat-Dehydrogenase (GPD1, cGPD)
• membranständige Glycerin-3-phosphat-Dehydrogenase (GPD2, mGPD), an der Außenseite der inneren Mitochondrienmembran lokalisiert.

GPD1 wird durch das gleichnamige Gen auf Chromosom 12 am Genlokus 12q13.2 kodiert. Das GPD2-Gen befindet sich auf Chromosom 2 am Genlokus 2q24.1.

Die zytosolische GPD1 katalysiert reversibel die Reaktion:

$${\displaystyle {\ce {DHAP + NADH + H+ <=> Glycerin-3-Phosphat + NAD+}}}$$

Dabei wird im Zytosol NAD⁺ regeneriert, das unter anderem für die Glykolyse benötigt wird. Die mitochondriale GPD2 oxidiert Glycerin-3-Phosphat wieder zu DHAP. Dabei dient FAD als prosthetische Gruppe:

$${\displaystyle {\ce {Glycerin-3-Phosphat + FAD -> DHAP + FADH2}}}$$

Die dabei aufgenommenen Elektronen werden anschließend auf Ubichinon (Coenzym Q) übertragen und so in die Atmungskette eingespeist. Auf diese Weise werden Reduktionsäquivalente aus dem Zytosol in die Mitochondrien überführt. Da die Elektronen Komplex I umgehen, ist der Glycerin-3-phosphat-Shuttle energetisch weniger effizient als der Malat-Aspartat-Shuttle.

Das im Mitochondrium entstehende DHAP kann ins Zytosol zurückkehren und dort erneut reduziert werden. Der Shuttle ist vor allem in Geweben mit hohem und rasch verfügbarem Energiebedarf von Bedeutung.

Mutationen in den Genen GPD1 und GPD2 sind mit verschiedenen Erkankungen in Verbindung gebracht worden, dazu gehören:

• Transiente infantile Hypertriglyceridämie
• Transiente infantile Hypertriglyceridämie und Hepatosteatose
• Diabetes mellitus Typ 2
• Methylmalonazidurie