Malonat-CoA-Ligase
In der Enzymologie ist eine Malonat-CoA-Ligase (Vorlage:EC), auch Malonyl-CoA-Synthetase oder Malonat:CoA-Ligase (AMP-bildend) genannt, ein Enzym, das folgende chemische Reaktion katalysiert:
- ATP + Malonat + CoA AMP + Diphosphat + Malonyl-CoA
Die 3 Substrate dieses Enzyms sind ATP, Malonat und CoA, während seine 3 Produkte AMP, Diphosphat und Malonyl-CoA sind.
Dieses Enzym gehört zur Klasse der Ligasen, insbesondere derjenigen, die Kohlenstoff-Schwefel-Bindungen wie Säure-Thiol-Ligasen bilden, oder noch genauer eingeordnet zur Familie der Acyl-CoA-Synthetasen. Das Enzym ist am mitochondrialen Fettsäuresynthesestoffwechsel beteiligt.
Beispiele
Folgende Enzyme mit Malonyl-CoA-Synthetase-Aktivität sind bekannt:
Acyl-CoA-Synthetase-Familienmitglied 3 (ACSF3)
Die einzige bekannte Malonyl-CoA-Synthetase bei Säugetieren ist das mitochondriale Enzym Acyl-CoA-Synthetase-Familienmitglied 3 (ACSF3), das eine hohe Spezifität für Malonat und Methylmalonat aufweist.[1] ACSF3 wird für die Entgiftung von intramitochondrialem Malonat benötigt, da Malonat ein starker Inhibitor der mitochondrialen Atmung ist, durch seine kompetitive Hemmung der Succinatdehydrogenase – eines Bestandteils des Citratzyklus und der Komplex II der Atmungskette.[2][3] Das entstehende Malonyl-CoA wird (neben der Bildung durch eine mitochondriale Isoform der Acetyl-CoA-Carboxylase 1) als eine der Quellen für mitochondriales Malonyl-CoA angesehen, das als Vorstufe für die mitochondriale Fettsäuresynthese benötigt wird.[4] Des Weiteren wird ACSF3 für die Malonylierung mitochondrialer Proteine benötigt.[2]
Acyl-aktivierendes Enzym 13 (AAE13)
Auch bei Pflanzen, genauer gesagt bei Arabidopsis thaliana, gibt es eine Malonyl-CoA-Synthetase, das Acyl-aktivierende Enzym 13 (AAE13).[5] Malonyl-CoA wird als Substrat in Acylierungs- und Kondensationsreaktionen benötigt.[6] AAE13 ist sowohl im Cytosol als auch in den Mitochondrien lokalisiert, wobei die cytosolische Isoform nicht essentiell ist, da cytosolisches Malonyl-CoA ausreichend von der cytosolischen Acetyl-CoA-Carboxylase bereitgestellt wird.[6] Dagegen ist die mitochondriale Isoform essentiell für das Pflanzenwachstum.[6]
Klinische Relevanz
Bei der angeborenen Stoffwechselstörung der kombinierten Malon- und Methylmalonazidurie (CMAMMA) ist die Malonyl-CoA-Synthetase, ACSF3, gestört, was zu einer Anhäufung der Metaboliten Malonat und Methylmalonat führt.[7]