Pyruvat-Carrier

Lange Zeit wurde angenommen, dass Pyruvat die innere Mitochondrienmembran überwiegend durch einfache Diffusion passiert. Die spezifische Hemmbarkeit des Pyruvatimports, unter anderem durch α-Cyano-4-hydroxycinnamat, sprach jedoch für einen carriervermittelten Transport.^[1] Die molekulare Identifikation der MPC-Komponenten MPC1 und MPC2 erfolgte 2012.^[2][3]

Der humane MPC besteht aus kleinen, nukleär kodierten Transmembranproteinen. Funktionell relevant ist vor allem der heterooligomere Komplex aus MPC1 und MPC2, der in vielen Geweben exprimiert wird.^[2][3] Zusätzlich ist beim Menschen das paraloge Protein MPC1L beschrieben, das überwiegend im Hoden nachgewiesen wurde und mit MPC2 einen alternativen Komplex bilden kann.

Der MPC koppelt den zytosolischen Kohlenhydratstoffwechsel an den mitochondrialen Energiestoffwechsel. Pyruvat entsteht im Zytosol als Endprodukt der Glykolyse und gelangt zunächst über die äußere Mitochondrienmembran in den Intermembranraum. Der Transport über die innere Mitochondrienmembran erfolgt anschließend durch den MPC, wahrscheinlich als Symport mit Protonen bzw. funktionell äquivalent im Austausch gegen Hydroxidionen. Die treibende Kraft ist der durch die Atmungskette aufgebaute elektrochemische Protonengradient.

In der Mitochondrienmatrix wird Pyruvat unter anderem durch den Pyruvatdehydrogenase-Komplex zu Acetyl-CoA oxidativ decarboxyliert und dadurch dem Citratzyklus zugeführt. Alternativ kann Pyruvat durch die Pyruvatcarboxylase zu Oxalacetat carboxyliert werden und damit anaplerotische Reaktionen sowie die Gluconeogenese unterstützen.

Störungen des MPC können die mitochondriale Pyruvatoxidation beeinträchtigen und zu einer Verschiebung des Pyruvatstoffwechsels in Richtung Laktatbildung beitragen. Seltene genetische Defekte, insbesondere von MPC1, wurden mit Laktatazidose und neurologischen Entwicklungsstörungen in Verbindung gebracht. Darüber hinaus wird der MPC als pharmakologisches Ziel im Kontext metabolischer Erkrankungen, Tumorstoffwechsel und Ischämie-Reperfusionsschäden untersucht.