Dimethylallylpyrophosphat

Dimethylallylpyrophosphat (kurz Dimethyl-Allyl-PP oder auch DMAPP) ist ein Biomolekül, welches als Grundbaustein in der Terpenbiosynthese zu finden ist. Chemisch gesehen gehört es zu den Isoprenen. Es wird durch den Mevalonatbiosyntheseweg im Cytosol synthetisiert und entsteht im letzten Schritt durch die Isomerisierung aus IPP.^[1] Für das Mitwirken an der Entdeckung des Mevalonatbiosyntheseweges sowie des Cholesterinstoffwechsels erhielten 1964 Feodor Lynen und Konrad Bloch den Nobelpreis für Medizin. In den letzten Jahren wurde ein zweiter Stoffwechselweg zum DMAPP und IPP entdeckt; der sogenannte MEP-Weg (Methylerithritolphosphat-Weg) oder auch nach ihren Entdeckern Rohmer- oder Arigoni-Weg, dieser Stoffwechselweg ist ausschließlich in den pflanzlichen Plastiden und in Plasmodium falciparum (dem Erreger der Malaria), deshalb wichtig für die Bekämpfung dieser Krankheit, zu finden. Das DMAPP und das IPP sind die Ausgangssubstrate von ca. 30.000 bis jetzt bekannten Terpenen. Im menschlichen Körper sind DMAPP und IPP die Grundsubstrate der Biosynthese von Hormonen oder auch von Cholesterin.

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Der Mevalonatbiosyntheseweg

Dieser im Cytosol befindliche Stoffwechselweg beginnt mit der Verknüpfung eines Acetyl-CoA und eines Acetacetyl-CoA über eine Thiolase zu 3-Hydroxy-3-methylglutaryl-CoA. Dieses wird schließlich in Mevalonat unter Verbrauch von NADPH reduziert. Da dieser Schritt irreversibel gestaltet ist, wird die Synthese von Mevalonat als sogenannte Schrittmacherreaktion bezeichnet.

Durch Verbrauch von drei Molekülen ATP und anschließender Decarboxylierung wird Melanovat in 3-Isopentenpyrophosphat umgewandelt.

Beim Abschnitt Literatur (Wikibooks) sind die Vorgängen bei der Synthese inklusive Strukturformeln aufgeführt.

Der Methylerithritolphosphatweg (MEP-Weg)

Der MEP-Weg, der sich in den Plastiden der Pflanzen befindet, geht vom Pyruvat und Glycerinaldehyd-3-Phosphat (G3P) aus, welche über die Deoxyxylulosephosphat-Synthase (DXS) zu 1-Deoxy-D-Xylulose-5-Phosphat (DXP) verknüpft werden. DXP ist außerdem der Vorläufer für die Pyridoxal-und Thiaminbiosynthese. DXP wird durch die DXP-Reduktase (DXR) zu 2C-Methyl-D-Erythritol-4-Phosphat (MEP) reduziert. MEP wird durch CTP (Cytidintriphophat) aktiviert. Dieses geschieht durch die Cytidindiphosphat-Methylerythritol-Synthase (CMS). Es entsteht 4-Phosphocytidyl-2C-Methyl-D-Erythritol (CDP-ME), welches durch ATP und die Cytidyl-Methyl-Kinase (CMK) zu 4-Diphosphocytidyl-2C-Methyl-D-Erythritol-2-P (CDP-MEP) phosphoryliert wird. Die nun folgende Reaktion ist eine Zyklisierung, bei der unter Abspaltung von Cytidinmonophosphat (CMP) ein Phosphorsäureester zwischen C2 und C4 entsteht. Die Reaktion wird durch die Methyl-Erythritol-Cyclo-Diphophat-Synthase (MCS) katalysiert, es entsteht 2C-Methyl-D-Erythritol-2,4-Cyclodiphosphat (ME-cPP). Die Hydroxy-Methyl-Butenyl-Diphosphat-Synthase (HDS) katalysiert dann die Umsetzung zu (E)-4-Hydroxy-3-Methylbut-2-enyldiphosphat (HMBPP). Das nun folgende Enzym katalysiert sowohl die Umsetzung zu IPP wie auch DMAPP in einem 5:1 Verhältnis. Das hierfür verantwortliche Enzym ist die IPP/DMAPP-Synthase (IDS). Wie oben schon erwähnt, findet sich dieser Stoffwechselweg auch in Plasmodium falciparum, dem Erreger der Malaria. Dieser Stoffwechselweg ist deshalb auch ein Angriffspunkt für die Entwicklung von Pharmazeutika gegen Malaria geworden. Das bekannteste Medikament, das blockierend gegen den MEP-Weg wirkt, ist das Fosmidomycin.^[2]

Quellen

1. ↑ Horn, Lindenmeier, Moc, Grillhösl, Berghold, Schneider, Münster: Biochemie des Menschen (2. Auflage). S. 150.
2. ↑ Chemistry & Biology, (1998), 5, 221-233 und Annual Review of Plant Physiology and Plant Molecular biology, (1999), 50, 47-65

• Voet & Voet, Biochemistry (Second edition), S. 679 + 695 Verlag: Wiley & Son's.