Glycerinaldehyd-3-phosphat-Dehydrogenase

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Glyceraldehyd-3-Phosphat-Dehydrogenase
Glyceraldehyd-3-Phosphat-Dehydrogenase
Oberflächen-/Bändermodell des GAPDH-Tetramer, nach PDB 1U8F
Vorhandene Strukturdaten: 1j0x, 1u8f, 1znq, 2feh, 3gpd
Eigenschaften des menschlichen Proteins
Masse/Länge Primärstruktur 334 aa; 35,9 kDa
Sekundär- bis Quartärstruktur Homotetramer
Kofaktor PRKCI, Sulfat
Bezeichner
Gen-Namen GAPDH ; GAPD
Externe IDs
Enzymklassifikation
EC, Kategorie 1.2.1.12Oxidoreduktase
Reaktionsart Phosphorylierung
Substrat D-Glyceraldehyd-3-phosphat + Phosphat + NAD(+)
Produkte 3-Phospho-D-glyceroylphosphat + NADH
Vorkommen
Homologie-Familie HBG269967
Übergeordnetes Taxon Lebewesen
Orthologe
Mensch Huhn
Entrez 2597 374193
Ensembl ENSG00000111640 ENSGALG00000014442
UniProt P04406 P00356
Refseq (mRNA) NM_002046 NM_204305
Refseq (Protein) NP_002037 NP_989636
Genlocus Chr 12: 6.51 – 6.52 Mb Chr 1: 80.09 – 80.09 Mb
PubMed-Suche 2597 374193

Die Glycerinaldehyd-3-phosphat-Dehydrogenase (GAPDH) ist ein Enzym der Glycolyse und daher unentbehrlich für alle Lebewesen. Sie katalysiert die Umwandlung von Glycerinaldehyd-3-phosphat zu 1,3-Bisphosphoglycerat. Bei dieser Reaktion wird eine energiereiche Phosphat-Bindung aufgebaut, die im folgenden Schritt der Glycolyse auf ADP übertragen wird, wodurch ATP entsteht. Außerdem wird in der katalysierten Reaktion ein NAD+ zu NADH/H+ umgewandelt.

Katalytischer Mechanismus[Bearbeiten]

Das Hauptproblem der Reaktion stellt die Abspaltung des H-Ion (Hydridion) von der Aldehydgruppe des Glycerinaldehyd-3-Phosphats dar. Dies ist energetisch ungünstig, da der Kohlenstoff in der Aldehydgruppe eine positive Partialladung trägt. Durch die kovalente Bindung einer Sulfhydrylgruppe eines Cysteins des Enzyms wird ein nukleophiler Rest eingeführt. Dadurch löst sich das Hydridion und zwischen Enzym und Substrat entsteht ein Thioester. Diese energiereiche Verbindung wird in der nachfolgenden Reaktion benutzt um ein anorganisches Phosphat zu binden und das Zwischenprodukt in 1,3-Bisphosphoglycerat umzuwandeln. Das Hydridion bindet mittlerweile an ein nicht-kovalent gebundenes NAD+, so dass NADH/H+entsteht. Dieses löst sich aus der Bindung mit dem Enzym und wird durch ein NAD+ ersetzt um den ursprünglichen Zustand wiederherzustellen.[1]

Die katalysierte Reaktion nimmt energetisch einen hohen Stellenwert ein. Das entstandene gemischte Anhydrid aus Phosphor- und Carbonsäure wird in der nachfolgenden Reaktion zur ATP-Bildung verwendet. Aus dem NADH/H+ kann wiederum ATP in der Atmungskette gebildet werden.[2]

Hemmung[Bearbeiten]

Die Bildung des energiereichen Anhydrids ist durch Arsen hemmbar. AsO43− bindet dabei analog zum Phosphat an die GAPDH. NADH wird weiterhin gebildet. [3]. Die Bindung zwischen dem Carboxylat, das aus der Oxidation des Aldehyds entsteht und dem Arsenat ist jedoch sehr instabil, so dass das gemischte Anhydrid zu 3-Phosphoglycerat zerfällt. Dadurch wird ein energiefixierender Schritt in der Glykolyse übersprungen, was zur Giftwirkung des Arsens beiträgt.[4]

Einzelnachweise[Bearbeiten]

  1. Stryer, Lubert: Biochemie, Spektrum der Wissenschaft Verlag, 4. Auflage, Heidelberg 1996, S. 526.
  2. Florian Horn et al.: Biochemie des Menschen, Stuttgart 2003, ISBN 3-13-130883-4, S. 80.
  3. Bergmeyer, Hans Ulrich : Methoden der enzymatischen Analyse Band 1, Verlag Chemie, 3. Auflage, Weinheim 1974, S. 115.
  4. Stryer, Lubert: Biochemie, Spektrum der Wissenschaft Verlag, 4. Auflage, Heidelberg 1996, S. 527.

Weblinks[Bearbeiten]

 Wikibooks: Glycolyse – Lern- und Lehrmaterialien