Biochemie und Pathobiochemie: Inositolphosphat-Stoffwechsel

Hauptseite - Stoffwechselübersicht - Krankheiten - Regal Medizin

Allgemeines

Inositol ist ein zyklischer 6-wertiger Alkohol, der aus Glucose gebildet wird. Die einzelnen Hydroxyl-Gruppen können durch Phosphate ersetzt und sein. Das Inositol(phosphat) kann weiterhin mit dem Phosphoglycerid Phosphatidsäure verbunden sein.

Phosphatidyl-Inositolphosphate spielen eine wichtige Rolle in der intrazellulären Signaltransduktion. Hier ist insbesondere die Spaltung von 1-Phosphatidyl-D-myo-Inositol-4,5-bisphosphat durch die Phospholipase C in die sekundären Botenstoffe Inositol-1,4,5-trisphosphat und Diacylglycerin hervorzuheben. Dieser Prozess wird durch ein G-Protein (G_q/11) gesteuert.

1-Phosphatidyl-1D-myo-inositol ist weiterhin der Ausgangspunkt für die Biosynthese von Glycosyl-Phosphatidylinositol-Ankern (GPI-Anker).

Biosynthese und Abbau von Inositol

⇓	Subst.	( ⇑ )	Co.	Enzym	EC	EG	Erkr.
Glucose-6-phosphat
			NAD	Inositol-1-phosphat-Synthase	5.5.1.4	Iso
1D-myo-Inositol-1-phosphat
H2O Pi				Inositol-phosphat-Phosphatase	3.1.3.25	Hyd
1D-myo-Inositol
O2 H2O			Fe	Inositol-Oxygenase	1.13.99.1	Ox
D-Glucuronat

D-Glucuronat fällt auch im Glucuronsäuren-Stoffwechsel an.

Biosynthese von 1-Phosphatidyl-D-myo-Inositol-4,5-bisphosphat (PI(4,5)P₂)

Es gibt 2 Möglichkeiten für die Biosynthese von Phosphatidylinositol-4,5-bisphosphat:

⇓	Subst.	( ⇑ )	Co.	Enzym	EC	EG	Erkr.
1D-myo-Inositol
CDP-Diacylglycerin CMP				CDP-Diacylglycerin--Inositol- 3-phosphatidyltransferase	2.7.8.11	Tr
1-Phosphatidyl-D-myo-Inositol
ATP ADP				1-Phosphatidylinositol-4-Kinase	2.7.1.67	Tr
1-Phosphatidyl-D-myo-Inositol-4-phosphat
ATP ADP	1. 2.	Pi H2O		1) 1-Phosphatidylinositol-4-phosphat-5-Kinase	2.7.1.68	Tr
				2) Phosphoinositid- 5-Phosphatase	3.1.3.36	Hyd	Lowe-S., Dent- Krankheit 2
1-Phosphatidyl-D-myo-Inositol-4,5-bisphosphat

2. Möglichkeit:

⇓	Subst.	( ⇑ )	Co.	Enzym	EC	EG	Erkr.
1D-myo-Inositol
CDP-Diacylglycerin CMP				CDP-Diacylglycerin--Inositol- 3-phosphatidyltransferase	2.7.8.11	Tr
1-Phosphatidyl-D-myo-Inositol
ATP ADP				1-Phosphatidylinositol-3-Kinase	2.7.1.137	Tr
1-Phosphatidyl-D-myo-Inositol-3-phosphat
2 ATP 2 ADP				Kinasen	?	Tr
Phosphatidylinositol-3,4,5-trisphosphat
H2O Pi	1. 2.	ADP ATP	Mg	1) Phosphatidylinositol- 3,4,5-trisphosphat-3-Phosphatase	3.1.3.67	Hyd	Bannayan-Riley- Ruvalcaba-S., Cowden-S., Makrozephalie- Autismus-S.
				2) Phosphatidylinositol- 4,5-bisphosphat-3-Kinase	2.7.1.153	Tr
1-Phosphatidyl-D-myo-Inositol-4,5-bisphosphat

Spaltung von PI(4,5)P₂ in Diacylglycerin (DAG) und I(1,4,5)P₃

⇓	Subst.	( ⇑ )	Co.	Enzym	EC	EG	Erkr.
1-Phosphatidyl-D-myo-Inositol-4,5-bisphosphat
H2O				Phospholipase C	3.1.4.11	Hyd
1D-myo-Inositol- 1,4,5-trisphosphat + Diacylglycerin

Inositol-1,4,5-trisphosphat und Diacylglycerin sind die sekundären Botenstoffe des G_q/11 - IP₃-Signalweges. Diese werden freigesetzt, wenn die Phospholipase C durch das G-Protein G_q/11 aktiviert wurde. Dieser Signalweg ist neben dem ebenfalls G-Protein-gekoppelten Adenylatcyclase-Weg (mit dem sekundären Botenstoff cAMP) einer der häufigsten Signalübertragungswege, die ein extrazelluläres Signal (Rezeptoraktivierung) in ein intrazelluläres übersetzen.

Weiteres Schicksal von I(1,4,5)P₃

D-myo-Inositol-1,4,5-trisphosphat wird auf verschiedenen Wegen durch Kinasen und Phosphatasen umgewandelt und z.B. in 1D-myo-Inositol überführt, das wie oben dargestellt zu Glucuronat oxidiert wird.

Bsp. 1:

⇓	Subst.	( ⇑ )	Co.	Enzym	EC	EG	Erkr.
1D-myo-Inositol-1,4,5-trisphosphat
H2O Pi				Inositol-polyphosphat-5-Phosphatase	3.1.3.56	Hyd
1D-myo-Inositol-1,4-bisphosphat
Pi align="right"|H2O				Inositol-1,4-bisphosphat-1-Phosphatase	3.1.3.57	Hyd
1D-myo-Inositol-4-phosphat
H2O Pi				Inositol-phosphat-Phosphatase	3.1.3.25	Hyd
1D-myo-Inositol

Bsp. 2:

⇓	Subst.	( ⇑ )	Co.	Enzym	EC	EG	Erkr.
1D-myo-Inositol-1,4,5-trisphosphat
ATP ADP	1. 2.	Pi H2O	Ca	1) Inositol-trisphosphat-3-Kinase	2.7.1.127	Tr
				2) Multiple-Inositol-polyphosphat-Phosphatase	3.1.3.62	Hyd
1D-myo-Inositol- 1,3,4,5-tetrakis-phosphat
H2O Pi	1. 2.	ADP ATP		1) Inositol-polyphosphat-5-Phosphatase	3.1.3.56	Hyd
				2) Inositol-tetrakisphosphat-1-Kinase	2.7.1.134	Tr
1D-myo-Inositol-1,3,4-trisphosphat
H2O Pi				Inositol-polyphosphat-1-Phosphatase	3.1.3.57	Hyd
1D-myo-Inositol-3,4-bisphosphat
H2O Pi				Phosphatidylinositol-3,4-bisphosphat-4-Phosphatase	3.1.3.66	Hyd
1D-myo-Inositol-3-phosphat
H2O Pi				Inositol-phosphat-Phosphatase	3.1.3.25	Hyd
1D-myo-Inositol

Bsp. 3:

⇓	Subst.	( ⇑ )	Co.	Enzym	EC	EG	Erkr.
1D-myo-Inositol-1,4,5-trisphosphat
ATP ADP				Inositol-polyphosphat-Multikinase	2.7.1.151	Tr
1D-myo-Inositol-1,4,5,6-tetrakis-phosphat
ATP ADP				Inositol-polyphosphat-Multikinase	2.7.1.151	Tr
1D-myo-Inositol-1,3,4,5,6-pentakis-phosphat
ATP ADP				Inositol-polyphosphat-Multikinase	2.7.1.-	Tr
myo-Inositol-hexakisphosphat

Glycosyl-Phosphatidylinositol-Ankern (GPI-Anker)

Siehe unter Glycosyl-Phosphatidylinositol-Anker (Abschnitt Glycane). Ausgangsstoff ist das 1-Phosphatidyl-D-myo-inositol.

Weblinks

• KEGG: Inositol phosphate metabolism - Homo sapiens (human)
• KEGG: Glycosylphosphatidylinositol(GPI)-anchor biosynthesis - Homo sapiens (human)

---

Allgemeine Hintergrundfarbe für Substrate	Hintergrundfarbe Reaktionspfeile	„Schlüsselenzyme“
Energiereiche Phosphate Reduktionsäquivalente	CO2 / HCO3− C1-Reste Stickstoff

Abk.: Tr.: Transkriptionelle Regulation, Tl.: Regulation der Translation, Lok.: Regulation über die Enzymlokalisation, Kov.: Regulation durch kovalente Modifikation, All.: Allosterische Regulation, Koop.: Kooperativer Effekt, Co.: Cofaktoren, EC: Enzymklassifikation, EG: Enzymgruppe (Oxidoreductase, Transferase, Hydrolase, Lyase, Isomerase, Ligase), Erkr.: Assoziierte Erkrankungen.

Hauptseite - Stoffwechselübersicht - Krankheiten - Regal Medizin

Haben Ihnen die Informationen in diesem Kapitel nicht weitergeholfen?
Dann hinterlassen Sie doch einfach eine Mitteilung auf der Diskussionsseite und helfen Sie somit das Buch zu verbessern.