Allgemeine Mikrobiologie

256 8Biosynthesen
Plus8.11 Angriffspunkt
Dihydrofolatreduktase
Dihydrofolatreduktase ist Angriffspunkt vieler
Wirkstoffe, die der Folsäure ähneln. Sie
hemmendas Enzym unddamit selektiv das
Wachstum von Krebszellen und Bakterienzellen–beidehabeneinehoheWachstumsunddamitDNA-Syntheserategemeinsam.
Tab. 8.4 Typische Lipidzusammensetzung der
CytoplasmamembraneinesgramnegativenProteobacteriums(Escherichiacoli)undeinesgrampositiven
Bakteriums der niedrigen GC-Gruppe
(Bacillus subtilis). Die erste Ziffer im Index der
Fettsäure gibt die Kettenlänge (Anzahl C-Atome)
an, der Wert nach dem Doppelpunkt die Anzahl
cis-Doppelbindungen. Wenn ein D-Symbol folgt
(z.B.C16:1D9),sogibtdieZifferdahinterdiePositionderDoppelbindungan(alsoz.B.zwischenC9
undC10).
dieReduktionstammen aus demTrägerTetrahydrofolsäure,derdabei
zurDihydroformoxidiertwird.DasEnzymDihydrofolatreduktasestellt
wiederdieTetrahydroformdesCoenzymsher(Plus8.11).
8.7.4 Lipide
DieLipidederCytoplasmamembransindeigentlichkeineMakromoleküle,
siesindaberausmehrerenBausteinenzusammengesetztundaggregieren
spontanzuDoppelmembranstrukturen.DieLipidederEubakterienund
derArchaebakteriensowiediederHefenundPilzesindsehrverschiedenartig,
sodass wir hier nur auf ausgewählte Beispiele eingehen können
(Plus8.12).AlsBeispieledienendieLipidevonEscherichiacoli(gramnegativ)
und Bacillus subtilis (grampositiv) (Tab. 8.4). Hinzu kommen die
LipopolysaccharidederäußerenMembrandergramnegativenBakterien,
derenSynthesewirhiernichtbesprechen.IhreBausteinesindinKapitel
5gezeigt.
EintypischesMembranlipidbestehtauszweiMolekülenFettsäuren,
einem Molekül Glycerin und einem polarenRest. Die Biosynthese der
langkettigen Fettsäuren erfolgt an einem kleinen Acyl-Carrier-Protein
(ACP,Abb.8.28),dasPhosphopantetheinalsprosthetischeGruppeenthält.
DieseGruppebesitztähnlichwieCoenzymAeinereaktiveSH-Gruppe.
Die Biosynthese beginnt mit einer Kondensation von C 2 -Einheiten aus
Acetyl-CoA (Abb. 8.29a). Um die Reaktivität von Acetyl-CoA bei der
Knüpfung der C–C-Bindung zu erhöhen, wird die Methylgruppe des
Acetyl-CoA vorher in einer biotinabhängigen Reaktion durch Acetyl-
CoA-Carboxylasecarboxyliert:
Typ
Fettsäure
polare
Gruppen
Escherichiacoli Bacillussubtilis
C 16:0 ante-isoC 15:0
C 16:1D9 isoC 17:0
C 18:1D11
-P-Ethanolamin
-P-Glycerin
-P-Serin
isoC 15:0
-Glucose
-Glucose-O-Glucose
-P-Ethanolamin
-P-Glycerin
CH 3 –CO–SCoA+HCO 3 – +ATP pHOOC–CH 2 –CO–SCoA+ADP+P i
DabeientstehtMalonyl-CoA.
Die aus CO 2 eingebaute Carboxygruppe wird dann in den nachfolgenden
Kondensationsreaktionen wieder als Kohlendioxid abgespalten
(Abb.8.29b).Manerhälteine b-Ketosäure.IndreiSchrittenerfolgtdann
dieReduktionder b–C=O-Gruppeüberdie3-Hydroxyacyl-unddieEnoyl-
ACP-StufezurAcyl(CH 2 )-Gruppe,was2NADPHerfordert.DieseSchritte
der Fettsäuresynthese laufen an einem multifunktionellen großen
Protein (Eukaryonten) oder an einzelnen Proteinen (Prokaryonten) ab.
Die wachsende Fettsäure bleibt dabei als reaktiver Thioester an die
ThiolgruppedesACPgebunden.
DieUmsatzgleichungfürdieSynthesevonPalmitoyl-ACP(C 16 )ist:
CH 3 –CO–CoA+7Malonyl-CoA+14NADPH+14H + +ACP
pPalmitoyl-ACP+14NADP + +7CO 2 +8CoA+7H 2 O.
Abb. 8.28 Struktur des Acyl-Carrier-Proteins
ACPunddesCoenzymA.ImACPistdasPhosphat
des Phosphopantetheins an einen Serinrest der
Fettsäuresynthase gebunden. Im Coenzym A ist
der 4’-Phosphopantetheinrest an AMP gebunden,
das zusätzlich an C3-OHder Ribose mitPhosphat
verestertist.
Aus Fuchs, G. : Allgemeine Mikrobiologie (ISBN 978-313-444608-1) © Georg Thieme Verlag KG 2007
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