Quelltext der Seite Pyruvatcarboxylase

{{Infobox Protein
| Name            = 
| Bild            = 4qsk.jpg
| Bild_legende    = <!-- nach {{PDB|ABCD}} -->
| PDB             = {{PDB2|3bg3}}, {{PDB2|3bg9}}
| Groesse         = 1158 Aminosäuren
| Kofaktor        = Biotin, Mangan
| Precursor       = 
| Struktur        = Homotetramer
| Isoformen       = 
| HGNCid          = 8636
| Symbol          = PC
| AltSymbols      = 
| OMIM            = 608786
| UniProt         = P11498
| MGIid           = 
| CAS             = 
| CASergänzend    = 
| ATC-Code        = <!-- {{ATC|X99|XX99}} -->
| DrugBank        = 
| Wirkstoffklasse = 
| TCDB            = 
| TranspText      = 
| EC-Nummer       = 6.4.1.1
| Kategorie       = Ligase
| Reaktionsart    = 
| Substrat        = ATP + Pyruvat + HCO<sub>3</sub><sup>−</sup>
| Produkte        = ADP + Phosphat + Oxalacetat
| Homolog_db      = HOGENOM
| Homolog_fam     = Pyruvatcarboxylase
| Taxon           = Lebewesen
| Taxon_Ausnahme  = Pflanzen
| Orthologe       = {{Protein Orthologe
    | Spezies1 = Mensch
    | Spezies2 = Hausmaus
   | S1_EntrezGene = 5091
 | S1_Ensembl = ENSG00000173599
 | S1_RefseqmRNA = NM_000920
 | S1_RefseqProtein = NP_000911
 | S1_GenLoc_db = hg38
 | S1_GenLoc_chr = 11
 | S1_GenLoc_start = 66848233
 | S1_GenLoc_end = 66958376
 | S1_Uniprot = P11498
 | S2_EntrezGene = 18563
 | S2_Ensembl = ENSMUSG00000024892
 | S2_RefseqmRNA = NM_001162946
 | S2_RefseqProtein = NP_001156418
 | S2_GenLoc_db = mm10
 | S2_GenLoc_chr = 19
 | S2_GenLoc_start = 4510472
 | S2_GenLoc_end = 4621752
 | S2_Uniprot =
  }}
}}

'''Pyruvatcarboxylase (PC)''' ist ein [[Enzym]]. Es [[Katalyse|katalysiert]] in allen Lebewesen (außer den [[Pflanzen]]) die [[Additionsreaktion|Addition]] von [[Kohlenstoffdioxid]] an [[Pyruvat]]. Diese Reaktion stellt den ersten Schritt der [[Gluconeogenese]] dar und dient zudem als [[anaplerotisch]]e Reaktion für den [[Citratzyklus]]. Das Enzym ist in den [[Mitochondrien]] lokalisiert und wird über die Konzentration an [[Acetyl-CoA]] allosterisch reguliert. Die Enzymfunktion ist entscheidend abhängig von dieser Regulation, sodass in Abwesenheit von Acetyl-CoA praktisch keine Aktivität feststellbar ist. [[Mutation]]en am ''PC''-[[Gen]] beim Menschen können seltenen PC-Mangel verursachen.<ref>{{UniProt|P11498}}</ref>

== Struktur ==
In der hauptsächlich aktiven Form liegt das Enzym als (Hetero-)Tetramer vor, das mit den Dimeren und Monomeren im Bildungsgleichgewicht steht. Der tetramere Zustand ist jedoch nicht notwendig für die grundsätzliche Enzymfunktion, sodass auch die Di- und Monomere eine Aktivität besitzen. Die [[Molmasse]] eines einzelnen Monomers beträgt 130 kDa.

Die funktional interessantesten Abschnitte des Proteins sind die N- und C-terminalen Endstücke. Die ersten 300 bis 350 N-terminalen Aminosäuren bilden eine [[Adenosintriphosphat|ATP]]-Bindungsdomäne (''ATP-grasp domain'') und die äußersten 80 C-terminalen Aminosäuren die [[Biotin]]-Bindungsdomäne, in der das Biotin über eine Amidbindung mit der <math>\epsilon</math>-Aminogruppe eines Lysins kovalent verbunden ist.

== Reaktionsmechanismus ==
Der genaue Reaktionsmechanismus der Pyruvatcarboxylase umfasst drei Schritte:

# Aktivierung des ''CO<sub>2</sub>'' (das in wässriger Lösung als [[Hydrogencarbonat]]-Anion ''HCO<sub>3</sub><sup>−</sup>'' vorliegt) zu Carboxyphosphat:
#: <math>\mathrm{HCO_3^- +\ ATP \longrightarrow HOCO_2\mathord-PO_3^{2-} + ADP}</math>
# Anlagerung des Carboxyphosphats an das Biotin (N1-Atom):
#: <math>\mathrm{Enzym\mathord-Biotin + HOCO_2\mathord-PO_3^{2-} + \text{2 } H_2O \longrightarrow Enzym\mathord-Biotin\mathord-COO^- + P_i + \text{2 } H_3O^+}</math>
# Übertragung der aktivierten [[Carboxygruppe]] auf das Pyruvat:
#: <math>\mathrm{Enzym\mathord-Biotin\mathord-COO^- + Pyruvat \longrightarrow Enzym\mathord-Biotin+ Oxalacetat}</math>

Durch die Verwendung von Biotin als Coenzym ist die Pyruvatcarboxylase wie jedes andere Biotin-abhängige Enzym auch anfällig für eine Hemmung durch [[Avidin]], da dieses das Biotin als einen Avidin-(Biotin)<sub>4</sub>-Komplex irreversibel bindet.

Eine Störung oder ein Fehlen des Enzyms führt zum [[Pyruvat-Carboxylase-Mangel]].

== Literatur ==
* Stryer ''et al''.: ''Biochemie''. 5. Auflage Spektrum Akademischer Verlag, 2003
* Fallert-Müller ''et al''.: ''Lexikon der Biochemie'', Spektrum Akademischer Verlag, 2000

== Einzelnachweise ==
<references />

[[Kategorie:Ligase]]
[[Kategorie:Codiert auf Chromosom 11 (Mensch)]]