Phytansäureabbau

Die α-Oxidation ist ein alternativer biochemischer Abbaumechanismus für Fettsäuren, der zum Einsatz kommt, wenn die normalerweise angewandte β-Oxidation unmöglich ist. Dies ist der Fall, wenn eine Methylgruppe am Cβ deren 3. Schritt, die Oxidation zum Keton, verhindert. Der Name α-Oxidation bezieht sich darauf, dass das der Carboxygruppe benachbarte Kohlenstoffatom, das Cα, oxidiert wird.

Phytansäure (3,7,11,15-Tetramethylhexadecansäure)

Bei Säugetieren wird nur eine einzige Fettsäure, nämlich Phytansäure, auf diese Weise abgebaut. Diese entsteht durch Oxidation aus Phytol, einem Alkohol, der in veresterter Form in Chlorophyll zu finden ist. Im Gegensatz zu Menschen sind Wiederkäuer in der Lage, diesen Ester während der Darmpassage zu spalten; über deren Fleisch und Milch gelangen geringe Mengen (täglich etwa 100 mg) auch in unseren Körper.

Schrittweiser Ablauf

Aktivierung

Bevor der Abbau beginnen kann, muss die Säure an Coenzym A gebunden werden. Um die notwendige Energie für die Bildung des Thioesters zu liefern, wird Pyrophosphat von ATP abgespalten. Diese Reaktion katalyisiert eine Phytanoyl-CoA-Ligase (EC 6.2.1.24):

Abbau in den Peroxisomen

Das Enzym peroxisomale Phytanoyl-CoA-Dioxygenase^[1] (EC 1.14.11.18) oxidiert nun das α-C-Atom der Phytansäure in Gegenwart von Ascorbinsäure und Eisen mit molekularem Sauerstoff zum Alkohol - das zweite Sauerstoffatom wird an 2-Oxoglutarat übertragen:

2-Hydroxyacyl-CoA-Lyase 1^[2] katalysiert die Spaltung in Formyl-CoA und Pristanal; Cofaktoren sind Mg²⁺ und Thiaminpyrophosphat:

Vom Aldehyd, oder, genauer gesagt: von dessen Hydrat wird durch das Enzym Pristanal-Dehydrogenase^[3] Wasserstoff abgespalten und an NAD⁺ übertragen:

Very-long-chain-Acyl-CoA-Synthetase^[4] aktiviert die Säure erneut; die Energie stammt von ATP:

Diese Reaktion ist notwendig, um die entstandene Pristansäure aus den Peroxisomen wieder zurück ins Cytoplasma zu befördern - sie kann in den Mitochondrien durch β-Oxidation vollständig zu 3 Acetyl-CoA, 3 Propionyl-CoA und Isobutyryl-CoA abgebaut werden.

Pathobiochemie

Sind entweder das Enzym peroxisomale Phytanoyl-CoA-Dioxygenase, das die Hydroxylierung am Cα katalysiert, oder Peroxin-7, ein Protein, das dieses Enzym in die Peroxisomen transportiert, defekt, so kann Phytansäure nicht abgebaut werden. Sie reichert sich folglich im Körper an und verursacht ein Refsum-Syndrom genanntes Krankheitsbild. Dauerhafte Heilung gibt es nicht, aber durch eine phytansäurearme Diät kann das Fortschreiten der Krankheit gestoppt werden.

Einzelnachweise

1. ↑ UniProt O14832
2. ↑ UniProt Q9UJ83
3. ↑ noch nicht erfasst
4. ↑ UniProt O14975

Weblinks

• Wierzbicki, AS. (2007): Peroxisomal disorders affecting phytanic acid alpha-oxidation: a review. In: Biochem Soc Trans. 35(Pt 5); 881–886; PMID 17956237; PDF (freier Volltextzugriff, engl.)

• Wanders, RJ. und Komen, JC. (2007): Peroxisomes, Refsum's disease and the alpha- and omega-oxidation of phytanic acid. In: Biochem Soc Trans. 35(Pt 5); 865–869; PMID 1795623; PDF (freier Volltextzugriff, engl.)