Pyruvatcarboxylase

In der Gluconeogenese wird Glukose aus Pyruvat gebildet. Einige Reaktionen entsprechen dabei denen der Glykolyse und verlaufen im Vergleich dazu in die entgegengesetzte Richtung ab. Bei einigen Reaktionen liegt das Gleichgewicht aber so weit auf Seiten des Produktes, dass sie irreversibel sind. Diese werden in der Gluconeogenese durch alternative Reaktionen umgangen. Die Reaktion der Pyruvatkinase, die in der Glykolyse die Synthese von Pyruvat aus Phosphoenolpyruvat katalysiert, läuft dabei in zwei Schritten ab.

Die Pyruvatcarboxylase katalysiert die Carboxylierung von Pyruvat:

$${\displaystyle {\ce {Pyruvat + CO2 + ATP + H2O -> Oxalacetat + ADP + P_{i}\; + 2H+}}}$$

Oxcalacetat wird anschließend von der Phosphoenolpyruvat-Carboxykinase zu Phosphoenolpyruvat umgebaut.

Die Pyruvatcarboxylase benötigt als Cofaktor Biotin, das an der Übertragung des aktivierten CO₂ beteiligt ist. Das Enzym liegt im Vergleich zu den meisten anderen Enzymen der Gluconeogenese nicht im Zytosol, sondern in den Mitochondrien. Das Produkt muss also zur weiteren Verwendung aus den Mitochondrien transportiert werden.^[1]

Mutationen im Gen, das für die Pyruvatcarboxylase codiert, sind Ursache für den Pyruvatcarboxylase-Mangel. Eine gestörte Aktivität des Enzyms führt zu einer Anreichung von Pyruvat, das u.a. zu Laktat umgebaut wird. In hohen Konzentration kann die Verbindung Gewebe und Zellen schädigen, wobei besonders das Nervensystem betroffen ist.^[2][3]