Sarcosin-Dehydrogenase

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Einführungen

Sarcosin-Dehydrogenase (SarDH) ist ein mitochondrialer Flavoproteinase, die an der oxidativen Zersetzung von Cholin zu Glycin beteiligt ist. Ein Mangel an SarDH-Aktivität beim Menschen wird genetisch übertragen und ist verantwortlich für die Störung des Aminosäurestoffwechsels, die als Sarcosinämie bekannt ist. Sarcosin-Dehydrogenase katalysiert die chemische Reaktion der N-Demethylierung von Sarcosin zur Produktion von Glycin. Dieses Enzym ist ein mitochondriales Enzym, das zu einer Familie von Oxidoreduktasen gehört, insbesondere zu denen, die auf die CH-NH-Gruppe von Donoren und anderen Akzeptoren wirken. Diese Sarcosin-Dehydrogenase ist eng verwandt mit der Dimethylglycin-Dehydrogenase, die die Demethylierungsreaktion von Dimethylglycin zu Sarcosin katalysiert. Sowohl Sarcosin-Dehydrogenase als auch Dimethylglycin-Dehydrogenase verwenden FAD als Cofaktor. Sarcosin-Dehydrogenase ist über das Elektronentransfer-Flavoprotein (ETF) mit der respiratorischen Redoxkette verbunden.

Struktur

Es gibt keine Kristallstruktur für Sarcosin-Dehydrogenase. Sarcosin-Dehydrogenase enthält eine kovalent gebundene FAD-Gruppe, die über die 8-alpha-Position des Isoxazinrings an das Imidazol-N(3) des Histidinrests gebunden ist. Dieses Enzym enthält auch nicht-häme Eisen in einem Verhältnis von 1 oder 2 Fe pro 300.000 g Enzym und 0,5 mol säurelöslicher Schwefel, was darauf hindeutet, dass der Elektronentransfer im ersten Schritt der Reaktion möglicherweise auf eine andere Weise als der Fe-S-Cluster erfolgt.

Funktion

Sarcosin-Dehydrogenase ist eines der Enzyme im Sarcosin-Stoffwechsel, das die Demethylierung von Sarcosin zur Produktion von Glycin katalysiert. Es wird von der Dimethylglycin-Dehydrogenase vorangegangen, die Dimethylglycin in Sarcosin umwandelt. Glycin kann auch durch Glycin-N-Methyltransferase in Sarcosin umgewandelt werden. Da Glycin das Produkt einer Reaktion ist, die von Sarcosin-Dehydrogenase katalysiert wird, verbindet das Enzym zusätzlich zum Sarcosin-Stoffwechsel indirekt den Kreatinzyklus und die Atmungskette in den Mitochondrien.

Verwandte Erkrankung

• Sarcosinämie

Sarcosinämie (SAR), auch bekannt als Hyperosinemie und SARDH-Mangel, ist eine seltene autosomal-rezessive genetische Stoffwechselstörung, die durch erhöhte Plasma- und Urinkonzentrationen von Sarcosin gekennzeichnet ist. Sie kann durch einen angeborenen Fehler im Sarcosin-Stoffwechsel oder durch einen schweren Folsäuremangel verursacht werden, der mit der Umwandlung von Sarcosin in Glycin verbunden ist, was für die Umwandlung von Sarcosin in Glycin erforderlich ist. Es wird als relativ gutartige Störung angesehen. Man geht davon aus, dass Sarcosinämie durch eine Mutation im Sarcosin-Dehydrogenase (SARDH)-Gen verursacht wird, das sich auf dem menschlichen Chromosom 9q34 befindet. Die Störung wird autosomal-rezessiv vererbt, was bedeutet, dass das defekte Gen, das die Störung verursacht, sich auf einem Autosom befindet (Chromosom 9 ist autosomal) und dass zwei Kopien des defekten Gens (eine von jedem Elternteil vererbt) erforderlich sind, um mit der Störung geboren zu werden. Menschen mit autosomal-rezessiven Störungen haben Eltern, die eine Kopie des defekten Gens tragen, zeigen jedoch normalerweise keine Anzeichen oder Symptome der Störung.

• Prostatakrebs

Neben der Sarcosinämie scheint die Sarcosin-Dehydrogenase eine Rolle im Fortschreiten des Prostatakrebses zu spielen. Mit dem Fortschreiten des Prostatakrebses steigen die Konzentrationen von Sarcosin sowie Uracil, Kynurenin, Glycerin-3-phosphat, Leucin und Prolin. Daher kann Sarcosin als potenzieller Biomarker zur Erkennung von Prostatakrebs und zur Messung des Krankheitsfortschritts verwendet werden. Sarcosin-Dehydrogenase und andere Enzyme im Sarcosin-Stoffwechselweg könnten potenzielle therapeutische Ziele für Prostatakrebs sein.