Propionyl-CoA-Carboxylase
1. Definition
Die Propionyl-CoA-Carboxylase, kurz PCC, ist ein Enzym aus der Klasse der Ligasen, das die Umwandlung von Propionyl-CoA zu Methylmalonyl-CoA katalysiert. Es spielt eine wichtige Rolle im Aminosäuren- und Fettstoffwechsel.
2. Biochemie
Die Propionyl-CoA-Carboxylase ist ein Dodecamer, das sich aus je 6 identischen α- und β- Proteinuntereinheiten zusammensetzt. Das Molekulargewicht beträgt etwa 750 kDa. Die α-Untereinheit enthält Biotin als prosthetische Gruppe und eine BCCP-Domäne (Biotin-Carboxyl-Carrier-Protein). Darüber hinaus weist sie eine BT-Domäne auf, die wichtig für die Interaktion mit der β-Untereinheit ist. Die β-Untereinheit ist der Träger der Carboxyltransferase-Aktivität. Sie überträgt die Carboxygruppe von Biotin auf Propionyl-CoA.
Die Propionyl-CoA-Carboxylase ist in verschiedene Stoffwechselvorgänge involviert. Sie wirkt u.a. beim Abbau der Aminosäuren Isoleucin, Valin, Methionin und Threonin mit sowie bei der Umsetzung des Propionyl-CoA, das aus dem Abbau (Beta-Oxidation) ungeradzahliger und verzweigter Fettsäuren entsteht. Propionyl-CoA wird durch PCC unter ATP-Verbrauch in D-Methylmalonyl-CoA umgewandelt, das anschließend durch die Methylmalonyl-CoA-Racemase zu L-Methylmalonyl-CoA isomerisiert wird. L-Methylmalonyl-CoA wiederum wird durch die L-Methylmalonyl-CoA-Mutase zu Succinyl-CoA umgesetzt, das in den Citrat-Zyklus eingespeist wird (anaplerotische Reaktion).
3. Genetik
Die beiden Untereinheiten werden auf verschiedenen Chromosomen codiert. Das PCCA-Gen für die α-Untereinheit befindet sich auf Chromosom 13 an Genlokus 13q32, das PCCB-Gen für die β-Untereinheit auf Chromosom 3 an Genlokus 3q21–q22.
4. Klinik
Mutationen beider PCC-Gene können zum autosomal-rezessiv vererbten Propionyl-CoA-Carboxylase-Mangel führen, der eine Akkumulation von Propionyl-CoA und Propionsäure verursacht, die Propionazidämie. Die Erkrankung tritt meist unmittelbar postnatal auf und äußert sich durch Ketoazidose, Hyperammonämie und eine damit verbundene Enzephalopathie. Bei späterem Beginn steht eine geistige Retardierung im Vordergrund.