Isocitrat-Dehydrogenase

Isocitrat-Dehydrogenase
Zylindermodell der IDH(NADP+) von E. coli mit Isocitrat:Magnesium und NADP als Kalotten, nach PDB 1AI3.
Bezeichner
Externe IDs	CAS-Nummer: 9028-48-2
Enzymklassifikationen
EC, Kategorie	1.1.1.41  Oxidoreduktase
Reaktionsart	Oxidation
Substrat	Isocitrat + NAD+
Produkte	2-Oxoglutarat + CO2 + NADH + H+
EC, Kategorie	1.1.1.42  Oxidoreduktase
Reaktionsart	Oxidation
Substrat	Isocitrat + NADP+
Produkte	2-Oxoglutarat + CO2 + NADPH + H+

Isocitrat-Dehydrogenase (IDH) ist der Name für Enzyme, die die Oxidation von Isocitrat zu α-Ketoglutarat katalysieren und damit Teil des Citratzyklus sind. Es gibt zwei verschiedene Enzymgruppen, je nachdem ob NAD⁺ (EC 1.1.1.41) oder NADP⁺ (EC 1.1.1.42) Kofaktor ist. Beide haben Mg²⁺ als Metallion, jedoch nicht die Säugetierenzyme, bei denen Mn²⁺ effektiver ist. Homologe der ersten Gruppe bestehen aus drei Untereinheiten und sind im Mitochondrium lokalisiert, während die zweite Gruppe Homodimere sind, mit je einer Isoform im Mitochondrium und im Cytosol. IDH kommen in allen Lebewesen vor.

Katalysierte Reaktion

Ausschnitt aus Untereinheit 1: katalytisches Zentrum mit Mg²⁺-Ion; der Aminosäurerest ASP-283 stammt aus der Untereinheit 2

Die im ersten Schritt erfolgende Oxidation des Isocitrats 1 liefert neben NADH die 2-Oxocarbonsäure Oxalsuccinat 2, welche als zweizähniger Ligand über die Ketogruppe und die dazu alpha-ständige Carboxygruppe das Metallion (Mn²⁺ oder Mg²⁺) komplexiert. Dadurch bedingt wird die Carbonylfunktion polarisiert, was die Neigung der betaständigen Carboxygruppe zur Decarboxylierung immens erhöht, so dass sich im nun folgenden Decarboxylierungsschritt die über die Komplexbildung stabilisierte Enolform des 2-Oxoglutarats 3 bildet. Nach Protonierung wird das 2-Oxoglutarat 4 freigesetzt. Die mitochondriale NAD⁺-abhängige Isocitrat-Dehydrogenase kann im Gegensatz zur NADP⁺-abhängigen kein Oxalsuccinat als Substrat binden, um 2-Oxoglutarat zu bilden.

Wie jede Dehydrogenase ist auch die Isocitrat-Dehydrogenase durch ATP bzw. ADP regulierbar. Das ATP bewirkt eine indirekte Hemmung, das ADP eine indirekte Aktivierung der Dehydrogenase, da sie auf die Kinase-Untereinheit einwirken. ATP stimuliert die Kinase-Untereinheit, diese phosphoryliert die Untereinheit I der Isocitrat-Dehydrogenase, was deren Inaktivierung nach sich zieht. Entsprechend wirkt ADP als Antagonist und führt zu einer indirekten Aktivierung der Isocitrat-Dehydrogenase. Diesen Regulierungsprozess durch Phosphorylierung und Dephosphorylierung bezeichnet man als Interkonversion.

Einzelnachweise

Weblinks

 Wikibooks: Biochemie und Pathobiochemie: Citratzyklus – Lern- und Lehrmaterialien