Pyridoxalphosphat

Pyridoxalphosphat (kurz PLP oder auch PALP, P5P) ist einer der wichtigsten Cofaktoren im tierischen Organismus. Unter physiologischen Bedingungen liegt die Phosphatgruppe deprotoniert und zweifach negativ geladen vor. PLP ist an verschiedenen Reaktionen der Aminosäuren beteiligt:

• Transaminierung (katalysiert z. B. durch die GABA-Transaminase)
• Decarboxylierung (katalysiert z. B. durch die Aromatische-L-Aminosäure-Decarboxylase, Histidindecarboxylase oder Ornithindecarboxylase)
• Dehydratisierung

Strukturformel
Allgemeines
Name	Pyridoxalphosphat
Andere Namen	(4-Formyl-5-hydroxy-6-methylpyridin-3-yl)methyldihydrogenphosphat (IUPAC) Codecarboxylase Pyridoxal-5-phosphat PYRIDOXAL 5-PHOSPHATE (INCI)[1]
Summenformel	C8H10NO6P
Kurzbeschreibung	hellgelber Feststoff[2]
Externe Identifikatoren/Datenbanken
CAS-Nummer 54-47-7 41468-25-1 (Monohydrat) 853645-22-4 (Hydrat) EG-Nummer 200-208-3 ECHA-InfoCard 100.000.190 PubChem 1051 ChemSpider 1022 DrugBank DB00114 Wikidata Q418957
Eigenschaften
Molare Masse	247,14 g·mol−1
Aggregatzustand	fest
Schmelzpunkt	140–143 °C[2]
Sicherheitshinweise
GHS-Gefahrstoffkennzeichnung[2] Hydrat keine GHS-Piktogramme H- und P-Sätze H: keine H-Sätze P: keine P-Sätze[2]
Wenn nicht anders vermerkt, gelten die angegebenen Daten bei Standardbedingungen (0 °C, 1000 hPa).

sowie am Abbau des Glykogens.

Pyridoxalphosphat ist die metabolisch aktive Form der Vitamin-B₆-Gruppe.

Rolle bei der Transaminierung

Bei der Transaminierung wird eine Aminogruppe einer Aminosäure a auf eine Ketosäure b übertragen. Die Aminogruppe wird praktisch ausgetauscht; es entsteht aus der Ketosäure eine Aminosäure und die „Spender-Aminosäure“ bleibt als Ketosäure zurück.

Pyridoxalphosphat übernimmt dabei die Rolle des „Boten“, transportiert also die Aminogruppe von a nach b. Dazu wird die Aminogruppe vorübergehend an PLP gebunden, das in dieser Form Pyridoxaminphosphat heißt. Es liegt dabei in einem Komplex, gebunden an das spezifische Enzym, vor.

Während der Interaktion mit der Aminosäure bzw. mit der Ketosäure bildet PLP mit seinem Reaktionspartner eine sogenannte Schiff'sche Base (Aldimin). Sie wird durch eine positiv geladene Gruppe des Enzyms stabilisiert. Nun kommt es durch die N-Gruppe des Pyridins zur intramolekularen Ladungsverschiebung und zur Ketiminformation. Hierbei wird eine Bindung je nach Operation am α-C-Atom der Aminosäure gelockert.

Es kommen Transaminierungen und α- bzw. β-Eliminierungen vor.

Rolle bei der Eliminierung

Hier bildet Pyridoxalphosphat zunächst auch eine Schiffsche Base mit der Aminogruppe einer Aminosäure wie z. B. Cystein. Eine Ladungsverschiebung führt hier zu einem Lösen der Bindung zwischen dem α-C-Atom und Wasserstoff. Die SH-Gruppe am α-C-Atom wird zusammen mit diesem Proton als Schwefelwasserstoff abgespalten. Es kommt nun reaktiv zur Hydrolyse der Schiffschen Base zwischen Aminosäure und Pyridoxalphosphat. Die dabei abgespaltene Aminopropensäure lagert sich zur Iminopropansäure um und reagiert unter Freisetzung von Ammoniak zur Brenztraubensäure.

Solche Eliminierungen finden für Cystein, Threonin und Serin statt. Ferner gibt es noch β,γ-Eliminierungen in Einzellern, dort an Homoserin und Homocystein.

Modulator

Pyridoxalphosphat interagiert mit Steroidrezeptoren, zudem moduliert es durch Bindung an Hämoglobin die Affinität der Sauerstoffbindung.^[3] Neben Pyridoxal bindet Pyridoxalphosphat auch an Sichelzell-Hämoglobin, was eine Polymerisation verhindert.

Biosynthese

DXP-abhängiger Biosyntheseweg

Die Biosynthese Pyridoxalphosphats wurde intensiv anhand E. coli und B. subtilis untersucht, hierbei wurden zwei verschiedene Stoffwechselwege identifiziert, von denen einer Deoxyxylulose-5-phosphat (DXP) benötigt.^[4]

• Beim DXP-abhängigen Weg wird DXP aus Glycerinaldehyd-3-phosphat und Pyruvat durch eine DXP-Synthase erzeugt. Dieses kondensiert mit 3-Hydroxy-1-aminoacetonphosphat zu Pyridoxin-5'-phosphat, was dann zu Pyridoxalphosphat überführt wird. 3-Hydroxy-1-aminoacetonphosphat selbst wird nach mehreren Reaktionsschritten aus Erythrose-4-phosphat gebildet.
• Im DXP-unabhängigen Weg kondensieren Ribulose-5-phosphat mit Glycerinaldehyd-3-phosphat (und Ammonium aus Glutamin) durch eine PLP-Synthase zu Pyridoxalphosphat.

Siehe auch

• Transaminierung
• Pyridoxin

Literatur

• Jeremy M. Berg, John L. Tymoczko, Lubert Stryer: Biochemie. 5. Auflage. Spektrum Akademischer Verlag, Heidelberg 2003. ISBN 978-3-8274-1303-1
• Harry Auterhoff, Joachim Knabe, Hans-Dieter Höltje: Lehrbuch der Pharmazeutischen Chemie. 14. Auflage. Wissenschaftliche Verlagsgesellschaft, Stuttgart 1999. ISBN 978-3-8047-1645-2

Weblinks

Wikibooks: Biochemie und Pathobiochemie: Pyridoxalphosphat-Stoffwechsel – Lern- und Lehrmaterialien