mini|350px|right|Schema des Mevalonatwegs
Der Mevalonatweg ist ein Stoffwechselweg in Eukaryoten und einigen Bakterien, über den von Acetyl-CoA ausgehend die Biosynthese von Isoprenoiden erfolgt und damit der Aufbau von Steroiden und Sekundärmetaboliten ermöglicht wird. Endprodukt des Mevalonatwegs ist nach sechs Schritten Isopentenylpyrophosphat (IPP) und Dimethylallylpyrophosphat (DMAPP), die Ausgangsstoffe im Menschen für die Cholesterinbiosynthese und die Steroidbiosynthese. Teile des Mevalonatwegs finden im Zytosol und in den Peroxisomen statt.
Die meisten Bakterien benutzen zur Synthese von Isoprenoiden den Methylerythritolphosphatweg, vielen stehen aber auch die Enzyme des Mevalonatwegs zur Verfügung. Archaeen hingegen nutzen ausschließlich den Mevalonatweg in einer leicht veränderten Reihenfolge, bei der Phosphomevalonat zuerst zu Isopentenylphosphat decarboxyliert und dann weiter zum IPP phosphoryliert wird.MetaCyc: mevalonate pathway IMetaCyc: mevalonate pathway II (archaea) Jüngere Studien haben gezeigt, dass der Mevalonatweg in verschiedenen Bakteriengruppen vorhanden ist. Dies könnte durch horizontalen Gentransfer (HGT) von eukaryotischen oder archaeischen Spendern erklärbar sein. Weitere Studien zeigen jedoch, dass dieser Weg nicht nur in Archaeen und Eukaryoten, sondern wahrscheinlich schon im letzten universellen gemeinsamen evolutionären Vorfahren (LUCA) ansatzweise vorhanden war.
Reaktionsschritte Acetoacetyl-CoA Der Mevalonatweg beginnt in den Mitochondrien mit der Übertragung eines Acetylrests von Acetyl-CoA auf ein zweites Acetyl-CoA-Molekül. Dieses von dem zytosolischen Enzym Acetyl-CoA-Acetyltransferase (ACAT2) katalysierte Reaktionsgleichgewicht ist außerdem Teil der beta-Oxidation, des Auf- und Abbaus von Ketokörpern und mancher Aminosäuren.
100px|Acetyl-CoA + 100px|Acetyl-CoA CoA-SH + 140px|Acetoacetyl-CoA
Zwei Moleküle Acetyl-CoA werden zu Coenzym A und Acetoacetyl-CoA umgesetzt und umgekehrt.
HMG-CoA Die Verknüpfung eines weiteren Moleküls Acetyl-CoA mit Acetoacetyl-CoA zu 3-Hydroxy-3-methylglutaryl-CoA (HMG-CoA) in den Mitochondrien benötigt die zytosolische Isoform des Enzyms HMG-CoA-Synthase (HMGCS1).
100px|Acetyl-CoA + 140px|Acetoacetyl-CoA 170px|HMG-CoA + CoA-SH
Acetoacetyl-CoA wird zu HMG-CoA acetyliert.
R-Mevalonat Die HMG-CoA-Reduktase ist ein Membranprotein am endoplasmatischen Retikulum, das die Reduktion von HMG-CoA zu Mevalonat katalysiert. Dieser Schritt ist geschwindigkeitsbestimmend für den Mevalonatweg, und damit auch beispielsweise für den Aufbau von Cholesterin.
170px|HMG-CoA + 2 NADPH/H+ 140px|Mevalonat + CoA-SH + 2 NADP+
HMG-CoA wird zu Mevalonat reduziert.
5-Phospho-R-mevalonat Die Phosphorylierung von Mevalonat mithilfe der Mevalonatkinase findet im Zytosol statt.
140px|Mevalonat + ATP 160px|Phosphomevalonat + ADP
R-Mevalonat wird zu 5-Phospho-R-mevalonat umgesetzt. Ein Molekül ATP wird verbraucht.
5-Diphospho-R-mevalonat Eine weitere Phosphorylierung führt zum 5-Pyrophosphomevalonat. Katalysator ist hier die Phosphomevalonat-Kinase, die bisher nur in den Peroxisomen gefunden wurde.
160px|Phosphomevalonat + ATP 200px|Diphosphomevalonat + ADP
5-Phospho-R-mevalonat wird zu 5-Diphospho-R-mevalonat umgesetzt.
Isopentenylpyrophosphat Der letzte Reaktionsschritt zum IPP stellt die von der Diphosphomevalonat-Decarboxylase katalysierte Decarboxylierung von Diphosphomevalonat dar. Sie findet im Zytosol statt.
200px|Diphosphomevalonat + ATP 170px|IPP + ADP + Pi + CO2
5-Diphospho-R-mevalonat wird zu Isopentenylpyrophosphat (IPP) umgesetzt.
Dimethylallyldiphosphat Die wechselseitige Isomerisierung von IPP zu DMAPP und umgekehrt wird von der Isopentenyldiphosphat-Isomerase katalysiert. Beide Isoformen des Enzyms wurden in Peroxisomen lokalisiert.
170x170px 170px|DMAPP
Isopentenyldiphosphat (auch -pyrophosphat) (IPP) und Dimethylallyldiphosphat (auch -pyrophosphat) (DMAPP) gehen ineinander über.
Literatur
Einzelnachweise
Weblinks
Kategorie:Stoffwechselweg