Homocystein

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Strukturformel
Struktur von L-Homocystein
Strukturformel von L-Homocystein
Allgemeines
Name L-Homocystein
Andere Namen
  • (S)-2-Amino-4-mercaptobuttersäure
  • (S)-2-Amino-4-mercaptobutansäure
Summenformel C4H9NO2S
CAS-Nummer
Kurzbeschreibung

farblose Kristalle[1]

Eigenschaften
Molare Masse 135,18 g·mol−1
Aggregatzustand

fest

Schmelzpunkt

233 °C (Racemat)[1]

Sicherheitshinweise
GHS-Gefahrstoffkennzeichnung [2]
keine GHS-Piktogramme
H- und P-Sätze H: keine H-Sätze
P: keine P-Sätze [2]
Soweit möglich und gebräuchlich, werden SI-Einheiten verwendet. Wenn nicht anders vermerkt, gelten die angegebenen Daten bei Standardbedingungen.
Vorlage:Infobox Chemikalie/Summenformelsuche vorhanden

L-Homocystein (Hcy) ist eine natürlich vorkommende (nicht proteinogene) α-Aminosäure. Sie ist im Stoffwechsel ein Zwischenprodukt des Ein-Kohlenstofftransfers und entsteht durch S-Demethylierung von L-Methionin als Methyldonor. Erhöhte Blutwerte für Homocystein können eine Schädigung der Blutgefäße zur Folge haben. Es steht auch in engem Zusammenhang mit Depressionen und Demenzerkrankungen im Alter. Normale Laborwerte bei der Blutuntersuchung liegen zwischen 5 und 10 µmol·l−1. Zur Regulierung des Homocysteinspiegels im Blut ist eine ausreichende Versorgung mit Betain und den Vitaminen B12, B6 sowie Folsäure erforderlich.[3][4] Eine Therapie mit den genannten Wirkstoffen zur Krankheitsprävention ist wissenschaftlich umstritten.

Zwei Moleküle Homocystein können sich über eine Disulfidbrücke zum Homocystin verbinden. Bei erhöhtem Homocysteinspiegel im Blut wird Homocystin mit dem Urin ausgeschieden (Homocystinurie).

Geschichte[Bearbeiten]

Homocystein wurde 1932 von Vincent du Vigneaud bei seinen Arbeiten über schwefelhaltige Verbindungen entdeckt. Doch erst 1962 erkannten Carson und Neil den Zusammenhang zwischen Homocystein und bestimmten Erkrankungen. Sie fanden deutlich erhöhte Homocystinwerte im Urin einer Gruppe von Kindern mit geistiger Behinderung und postulierten einen Enzymdefekt – die klassische Homocystinurie, verursacht durch einen Defekt der Cystathionin-β-Transferase.[5][6][7]

Eigenschaften[Bearbeiten]

Chemische Eigenschaften[Bearbeiten]

Homocystein liegt überwiegend als „inneres Salz“ bzw. Zwitterion vor, dessen Bildung dadurch zu erklären ist, dass das Proton der Carboxygruppe an das einsame Elektronenpaar des Stickstoffatoms der Aminogruppe wandert.

Zwitterionen von L- bzw. D-Homocystein

Zwitterionen von L-Homocystein (links) bzw. D-Homocystein (rechts)


Im elektrischen Feld wandert das Zwitterion nicht, da es als Ganzes ungeladen ist. Genaugenommen ist dies am isoelektrischen Punkt (bei einem bestimmten pH-Wert) der Fall, bei dem das Homocystein auch seine geringste Löslichkeit in Wasser hat. Durch seine im Vergleich zu Cystein zusätzliche CH2-Gruppe kann Homocystein einen fünfgliedrigen heterocyclischen Ring bilden, ein sogenanntes Thiolacton.[8] Diese Cyclisierungsreaktion verhindert die Bildung stabiler Peptidbindungen. Ein Protein, das Homocystein enthält, hat demnach die Tendenz, sich aufzuspalten.

Biochemische Bedeutung[Bearbeiten]

Aus L-Homocystein und Methyl-FH4 kann durch das Enzym Methionin-Synthase die Aminosäure L-Methionin in einer Remethylierung gebildet werden. Die Methionin-Synthase benötigt Vitamin B12 als Coenzym. Alternativ kann Homocystein in Leber und Niere über die Betain-Homocystein-Methyltransferase zu Methionin umgewandelt werden. Coenzym für diese Reaktion ist Betain. Abgebaut wird Homocystein über die Transsulfurierung, einen rein Vitamin-B6-abhängigen Schritt.

L-Methionin wird einerseits zur Proteinsynthese, andererseits zur Bildung von S-Adenosylmethionin (SAM) biochemisch genutzt. SAM ist der wichtigste Donator für Methylgruppen im zellulären Stoffwechsel. Hat es seine Methylgruppe abgegeben, entsteht S-Adenosylhomocystein (SAH), das zu Adenosin sowie L-Homocystein hydrolysiert wird.

Synthese von Homocystein ausgehend von SAM

SAH hemmt Methylierungsreaktionen, sein Abbau zu Homocystein ist also zwingend notwendig, um Methylierungsreaktionen aufrechterhalten zu können. Ist der Abbau von Homocystein gestört, sind auch die wichtigen Methylierungsreaktionen in der Zelle gestört.[9]

Bedeutung für die Gesundheit[Bearbeiten]

Homocystein kommt natürlicherweise im menschlichen Körper vor. Allerdings führen erhöhte Werte zum Krankheitsbild der Hyperhomocysteinämie.

Literatur[Bearbeiten]

Einzelnachweise[Bearbeiten]

  1. a b Homocystein. In: Römpp Online. Georg Thieme Verlag, abgerufen am 1. Juni 2014.
  2. a b c Datenblatt Homocystein bei Sigma-Aldrich, abgerufen am 12. Juni 2011 (PDF).Vorlage:Sigma-Aldrich/Name nicht angegeben
  3. Deutsches Institut für Ernährungsforschung Potsdam-Rehbrücke: Kombination von niedrigem Vitamin B12- und niedrigem Folat-Spiegel erhöht das Schlaganfallrisiko. Pressemitteilung vom 25. September 2007, abgerufen 9. Februar 2013.
  4. Cornelia Weikert et al: B Vitamin Plasma Levels and the Risk of Ischemic Stroke and Transient Ischemic Attack in a German Cohort. In: Stroke. 2007; 38: 2912-2918 doi:10.1161/STROKEAHA.107.486068
  5. Gruson D.: Cardiovascular diseases and homocysteine, a short summary of a long story. J Int Clin Chem 2003;14:3.
  6. du Vigneaud Vincent: A Trail of Sulfa Research: From Insulin to Oxytocin. Nob Lec 1955;1–10. PDF.
  7. CARSON NA, NEILL DW: Metabolic abnormalities detected in a survey of mentally backward individuals in Northern Ireland. In: Arch. Dis. Child.. 37, Oktober 1962, S. 505–513. doi:10.1136/adc.37.195.505. PMID 14018926. PMC: 2012909 (freier Volltext).
  8. H. S. Baernstein, Journal of Biological Chemistry 106 (1934) 451.
  9. Durand P, Prost M, Loreau N.: Impaired homocysteine metabolism and atherothrombotic disease. In: Lab Invest, 2001;81:645–72, PMID 11351038.

Weblinks[Bearbeiten]

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