Pyruvatkinase

Definition

Die Pyruvatkinase ist ein zentrales Enzym der Glykolyse, welches als zentrale Aufgabe die Übertragung einer Phosphatgruppe auf ADP und damit die Bereitstellung von ATP übernimmt. Wirbeltiere besitzen vier Strukturisomere dieses Biokatalysators. Als Phosphotransferase gehört die Pyruvatkinase zu den Transferasen (Gruppe II) nach der EC-Klassifikation.

Einteilung

Bakterien besitzen zwei Isoformen der Pyruvatkinase, Menschen vier. Bei Letzterem codiert jeweils ein Gen für zwei Typen. Die Gene nennen sich:

PKLR
PKM2

Die vier Isoformen der menschlichen Pyruvatkinase lauten:

R
L
M1
M2

Vorkommen

Die jeweils vier Unterarten der Pyruvatkinase kommen an verschiedenen Regionen im menschlichen Körper vor:

R: Erythrozyten
L: Leber
M1: Muskeln, Gehirn und Herz
M2: Fötus

Chemie

Die Pyruvatkinase ist ein Polypeptid, also eine Kette aus Aminosäuren. Allerdings besitzen die vier Subtypen verschieden lange Aminosäuresequenzen:

R: 574 Aminosäuren
L: 543 Aminosäuren
M1/M2: 530 Aminosäuren

Strukturell gesehen handelt es sich bei der Pyruvatkinase um ein Tetramer.

Funktion

Die Pyruvatkinase überträgt bei der Glykolyse eine Phosphatgruppe auf das ADP, wodurch als Produkte ATP und Pyruvat entstehen. Lieferant für das Phosphat ist das Phosphoenolpyruvat. Letztlich steht das ATP nun dem Citratzyklus zur Verfügung.

Pathophysiologie

Bisher sind nur Mutationen des PKLR-Gens bekannt, welche sich phänotypisch ausschließlich beim R-Typ zeigen. Diese genetische Störung wird autosomal-rezessiv vererbt. Da den Erythrozyten durch den Mangel an Pyruvatkinase zu wenig ATP zum Betrieb ihrer Membranpumpen zur Verfügung steht, ist die Folge eine hämolytische Anämie.