Oxidative Decarboxylierung
Synonym: dehydrierende Decarboxylierung
Definition
Die oxidative Decarboxylierung ist eine biochemische Reaktion, bei der das Substrat enzymatisch sowohl eine Oxidation bzw. Dehydrierung als auch eine Decarboxylierung durchläuft. Diese wird von Multienzymkomplexen wie der Pyruvatdehydrogenase (PDH) durchgeführt.
Biochemie
Die oxidative Decarboxylierung ist ein kataboler Vorgang, bei dem Stoffwechselintermediate wie Pyruvat oder verzweigtkettige Aminosäuren verwertet werden. Die katalysierenden Multienzymkomplexe besitzen ähnliche oder teils gleiche Coenzyme.
Folgende Substrate werden im Rahmen einer oxidativen Decarboxylierung abgebaut:
- Pyruvat (Pyruvatdehydrogenase)
- alpha-Ketoglutarat (alpha-Ketoglutarat-Dehydrogenase)
- Malat (Malatenzym)
- verzweigtkettige Aminosäuren wie Leucin, Isoleucin und Valin (BCKDH-Komplex)
Pyruvatdehydrogenase
Die PDH katalysiert als Multienzymkomplex mithilfe von Coenzymen die oxidative Decarboxylierung von Pyruvat zu Acetyl-CoA. Folgende Coenzyme werden für die oxidative Decarboxylierung benötigt:
Klinik
Die oxidative Decarboxylierung ist ein Schlüsselmechanismus vieler Stoffwechselerkrankungen. Dazu zählen u.a.:
Phenylketonurie
Unter pathologischen Bedingungen wie der Phenylketonurie wird akkumulierendes Phenylalanin im Rahmen der oxidativen Decarboxylierung zu Phenylacetyl-CoA umgesetzt, das neurotoxisch wirkt. Phenyl-Acetyl-CoA kann bei einer Kondensation mit Glutamin als Phenylacetylglutamin auch als Marker im Urin dienen.
Ahornsirupkrankheit
Bei der Ahornsirupkrankheit kommt es zu einem Defekt der oxidativen Decarboxylierung von Leucin, Isoleucin und Valin durch den BCKDH-Komplex. Durch die vorangegangene Transaminierung der verzweigtkettigen Aminosäure, akkumulieren diese in desaminierter Form. Es können schwere zentralnervöse Störungen, Zyanosen und Atemstörungen auftreten.
Literatur
- Löffler/Petrides: Biochemie und Pathobiochemie, 9. Auflage, Springer Verlag