Acetyl-CoA-Carboxylase

Acetyl-CoA-Carboxylase
Masse/Länge Primärstruktur	2346 Aminosäuren
Sekundär- bis Quartärstruktur	Dimer, Tetramer, Oligomer
Kofaktor	Biotin, Mn2+
Isoformen	4
Bezeichner
Gen-Name(n)	ACACA, ACACB
Externe IDs	OMIM: 200350; UniProt: Q13085;
Enzymklassifikationen
EC, Kategorie	6.4.1.2, Ligase
Reaktionsart	Addition
Substrat	ATP + Acetyl-CoA + HCO3− + H+
Produkte	ADP + Malonyl-CoA + Phosphat + H2O
EC, Kategorie	6.3.4.14, Carboxylase
Reaktionsart	Carboxylierung
Substrat	ATP + Protein-Biotin + HCO3− + H+
Produkte	ADP + Protein-Carboxybiotin + Phosphat + H2O
Vorkommen
Übergeordnetes Taxon	Lebewesen

Die Acetyl-CoA-Carboxylase (ACC) ist das Enzym, das die chemische Addition von Kohlenstoffdioxid an Acetyl-CoA katalysiert, wobei Malonyl-CoA entsteht. Diese Reaktion ist der erste und geschwindigkeitsbestimmende Schritt bei der Fettsäuresynthese aller Lebewesen. Im Detail findet die Reaktion in zwei Schritten statt, die nur bei Eukaryoten und manchen Bakterien von ein und demselben Enzym katalysiert werden; bei allen anderen sind dazu zwei Enzyme notwendig. Der Mensch weist zwei Isozyme ACC1 (zytosolisch) und ACC2 (mitochondrial) auf, die von den Genen ACACA und ACACB kodiert werden. Mutationen im ACACA-Gen können zu Enzymdefekten und diese zur seltenen Erbkrankheit der ACC-Defizienz mit schweren Hirnschäden und Muskelschwäche führen.[1][2]

Polymorphismen im ACACB-Gen könnten einer Studie nach für metabolisches Syndrom verantwortlich sein. Zusätzlich zu ihrer Regulation durch Transkriptionsfaktoren (SREBP1) oder Phosphorylierung durch AMPK wird die ACC-Aktivität durch den Grad der Enzympolymerisation gesteuert, der von dem Protein MIG12 beeinflusst wird.[3][4]

Katalysierte Reaktion

Reaktionsmechanismus der ACC1/2

Die stattfindende Gesamtreaktion lautet:

$\mathrm {ATP+Acetyl{\text{-}}CoA+HCO_{3}^{-}+{\text{2 }}H_{2}O\longrightarrow ADP+Malonyl{\text{-}}CoA+{\text{2 }}H_{3}O^{+}+P_{i}}$

Im Detail sind es zwei Reaktionen nacheinander:

$\mathrm {ATP+HCO_{3}^{-}+Protein{\text{-}}Biotin+{\text{2 }}H_{2}O\longrightarrow ADP+Protein{\text{-}}Biotin{\text{-}}COO^{-}+{\text{2 }}H_{3}O^{+}+P_{i}}$

Zunächst wird Carbonat an den Biotinrest addiert, was ein Molekül ATP verbraucht.

$\mathrm {Protein{\text{-}}Biotin{\text{-}}COO^{-}+Acetyl{\text{-}}CoA\rightleftharpoons Protein{\text{-}}Biotin+Malonyl{\text{-}}CoA}$

Dann wird Carbonat auf Acetyl-CoA übertragen. Beide Reaktionen finden bei Tieren an demselben Enzym statt, das sowohl die beiden notwendigen katalytischen Domänen trägt, als auch als Biotin-Trägerprotein dient. Bei allen anderen Organismen befinden sich diese Bindestellen auf mehreren Einzelproteinen, die wiederum einen Proteinkomplex bilden.[2]

Literatur

P. N. Black, C. C. DiRusso: Yeast acyl-CoA synthetases at the crossroads of fatty acid metabolism and regulation. In: Biochimica et biophysica acta Band 1771, Nummer 3, März 2007, S. 286–298. doi:10.1016/j.bbalip.2006.05.003. PMID 16798075. (Review).

Weblinks

Wikibooks: Biosynthese gesättigter Fettsäuren – Lern- und Lehrmaterialien

Gopinathrao G: Transcriptional activation of Acetyl-CoA carboxylase by ChREBP:MLX. In: reactome.org. EBI, 2007, abgerufen am 1. September 2011.
Gopinathrao G: Formation of Malonyl-CoA from Acetyl-CoA (muscle). In: reactome.org. EBI, 2007, abgerufen am 1. September 2011.
Gopinathrao G: pAMPK inactivates ACC2 inhibiting malonyl-CoA synthesis. In: reactome.org. EBI, 2007, abgerufen am 1. September 2011.

Einzelnachweise

UniProt O13085, UniProt O00763
G. Gago, D. Kurth u. a.: Biochemical and structural characterization of an essential acyl coenzyme A carboxylase from Mycobacterium tuberculosis. In: Journal of bacteriology Band 188, Nummer 2, Januar 2006, S. 477–486. doi:10.1128/JB.188.2.477-486.2006. PMID 16385038. PMC 134727 (freier Volltext).
C. M. Phillips, L. Goumidi u. a.: ACC2 gene polymorphisms, metabolic syndrome, and gene-nutrient interactions with dietary fat. In: Journal of lipid research Band 51, Nummer 12, Dezember 2010, S. 3500–3507. doi:10.1194/jlr.M008474. PMID 20855566. PMC 297572 (freier Volltext).
C. W. Kim, Y. A. Moon u. a.: Induced polymerization of mammalian acetyl-CoA carboxylase by MIG12 provides a tertiary level of regulation of fatty acid synthesis. In: Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America Band 107, Nummer 21, Mai 2010, S. 9626–9631. doi:10.1073/pnas.1001292107. PMID 20457939. PMC 290688 (freier Volltext).

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[1] UniProt O13085, UniProt O00763

[PMID16385038-2] G. Gago, D. Kurth u. a.: Biochemical and structural characterization of an essential acyl coenzyme A carboxylase from Mycobacterium tuberculosis. In: Journal of bacteriology Band 188, Nummer 2, Januar 2006, S. 477–486. doi:10.1128/JB.188.2.477-486.2006. PMID 16385038. PMC 134727 (freier Volltext).

[PMID20855566-3] C. M. Phillips, L. Goumidi u. a.: ACC2 gene polymorphisms, metabolic syndrome, and gene-nutrient interactions with dietary fat. In: Journal of lipid research Band 51, Nummer 12, Dezember 2010, S. 3500–3507. doi:10.1194/jlr.M008474. PMID 20855566. PMC 297572 (freier Volltext).

[PMID20457939-4] C. W. Kim, Y. A. Moon u. a.: Induced polymerization of mammalian acetyl-CoA carboxylase by MIG12 provides a tertiary level of regulation of fatty acid synthesis. In: Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America Band 107, Nummer 21, Mai 2010, S. 9626–9631. doi:10.1073/pnas.1001292107. PMID 20457939. PMC 290688 (freier Volltext).