imported>Gib Senf dazu!: tk kl

2022-07-13T16:35:12Z

tk kl

Neue Seite

Das '''Malat-Aspartat-Shuttle''' (Malat-Zyklus) ist ein System zum indirekten Transfer des [[Reduktionsmittel]]s [[Nicotinamidadenindinukleotid|NADH]] vom [[Cytosol]] in die Matrix der [[Mitochondrien]].

== Funktionsweise ==
[[Datei:Malate-aspartate shuttle.svg|450px|mini|Schema des Malat-Aspartat-Shuttlesystems. Für Einzelheiten bitte Textinhalt beachten. Abkürzungen: ('''1''') Malat; ('''2''') Oxalacetat; ('''3''') Aspartat; ('''4''') Glutamat; ('''5''') α-Ketoglutarat; '''cMDH''' cytosolische Malatdehydrogenase; '''mMDH''' mitochondriale Malatdehydrogenase; '''cAST''' cytosolische Aspartat-Aminotransferase; '''mAST''' mitochondriale Aspartat-Aminotransferase; '''OGC''' Malat/α-Ketoglutarat-Antiporter; '''AGC''' Aspartat/Glutamat-Antiporter; '''IMR''' Intermembranraum; '''Cyt''' Zytosol.]]
Das Shuttle-System besteht aus insgesamt vier verschiedenen Enzymen und zwei [[Antiport]]-Carriern.

Der Arbeitszyklus beginnt mit der NADH-abhängigen Reduktion von [[Oxalacetat]] zu [[Malat]]. Als Enzym ist dabei die ''cytosolische'' [[Malatdehydrogenase]]<ref>[https://www.genenames.org/data/gene-symbol-report/#!/hgnc_id/HGNC:6970 kodiert von ''MDH1'' beim Menschen] (HUGO Gene Nomenclature Committee HGNC)</ref> (cMDH) aktiv, ein [[Isoenzym]] der auch im [[Citratzyklus]] beteiligten ''mitochondrialen'' Malatdehydrogenase<ref>[https://www.genenames.org/data/gene-symbol-report/#!/hgnc_id/HGNC:6971 kodiert von ''MDH2'' beim Menschen] (HUGO Gene Nomenclature Committee HGNC)</ref> (mMDH). Das gebildete Malat wird durch den [[α-Ketoglutarat-Malat-Carrier]] in die [[Mitochondrium|Matrix]] des Mitochondriums transportiert, wobei [[α-Ketoglutarsäure|α-Ketoglutarat]] im Antiport ins Cytosol gelangt. α-Ketoglutarat dient in einem späteren Schritt des Zyklus zur Regeneration des cytosolischen Oxalacetats.

Im Inneren des Mitochondriums oxidiert eine mitochondriale Malatdehydrogenase das importierte Malat wieder zu Oxalacetat, wobei [[Nicotinamidadenindinukleotid|NAD+]] zu NADH+H+ reduziert wird. Die eigentliche Transportfunktion des Shuttles ist damit bereits erfüllt, allerdings sind zur Aufrechterhaltung des Zyklus noch weitere Schritte notwendig. So wird das Oxalacetat im Mitochondrium über eine ''mitochondriale'' [[Aspartat-Aminotransferase]]<ref>[https://www.genenames.org/tools/search/#!/all?query=GOT2 kodiert von ''GOT2'' beim Menschen] (HUGO Gene Nomenclature Committee HGNC)</ref> (mAST) Glutamat-abhängig zu [[Aspartat]] aminiert. Dabei wird aus Glutamat α-Ketoglutarat gebildet. Das [[Glutamate|Glutamat]] stammt aus dem Cytosol, wobei es durch den [[Aspartat-Glutamat-Carrier]] gegen das entstandene Aspartat ausgetauscht wird.

Im letzten Schritt des Zyklus wird das Aspartat im Cytosol durch eine ''cytosolische'' Aspartat-Aminotransferase<ref>[https://www.genenames.org/tools/search/#!/all?query=GOT1 kodiert von ''GOT1'' beim Menschen] (HUGO Gene Nomenclature Committee HGNC)</ref> (cAST) zu Oxalacetat, dem Ausgangsstoff für die erste Reaktion, umgesetzt. Dabei wird das im Austausch gegen Malat ins Cytosol transportierte α-Ketoglutarat in Glutamat umgewandelt. Dieses kann durch den erwähnten Aspartat-Glutamat-Carrier zurück in den Matrixraum transportiert werden.

== Biologische Bedeutung ==
Das Shuttlesystem ist notwendig, damit das u. a. in der [[Glykolyse]] erzeugte NADH der in den Mitochondrien lokalisierten [[Atmungskette]] zugeführt werden kann, um dort als Energieträger für die ATP-Synthese zu dienen. Gleichzeitig wird NAD+ regeneriert, so dass dieses in der Glykolyse wieder eingesetzt werden kann.
Es kommt bei [[Säugetiere]]n sowohl in den Mitochondrien des [[Herz]]ens, der [[Leber]] und der [[Niere]]n vor. Bei dem Transportprozess handelt es sich nicht um einen aktiven Transport, es können also keine NADH-Gradienten auf-, sondern nur abgebaut werden. Damit ist für einen ins Mitochondrium gerichteten Transport ein Überwiegen der cytosolischen NADH-Konzentration im Vergleich zur mitochondrialen erforderlich.

Im übrigen Gewebe, insbesondere im [[Muskel]] oder im [[Gehirn]], wird cytosolisches NADH durch ein schnelleres Transportsystem der Atmungskette zugeführt, durch den sogenannten [[Glycerin-3-phosphat-Shuttle]].

Das durch das Shuttlesystem ins Cytosol transportierte Oxalacetat kann überdies für die [[Glukoneogenese]] verwendet werden.

== Einordnung in den Stoffwechselzusammenhang ==
Das Malat-Aspartat-Shuttle stellt – neben dem Glycerin-3-phosphat-Shuttle – einen der Hauptwege des Transports von Elektronen/Reduktionsäquivalenten vom Cytosol in die Mitochondrien dar. Im Gegensatz zum Glycerin-3-phosphat-Shuttlesystem ist es energieeffizienter, da das in der Matrix generierte NADH direkt in den [[Atmungskette#Komplex I|Atmungskomplex I]] eingespeist werden kann. Beim Glycerin-3-Phosphat-Shuttlesystem dagegen entsteht das energetisch schwächere [[Flavin-Adenin-Dinukleotid]] FADH2, dessen Elektronen über [[Ubichinon]] nur in den [[Atmungskette#Komplex III|Atmungskomplex III]] gelangen können. So liefert ein cytosolisches NADH unter Verwendung des Malat-Aspartat-Shuttles in der Atmungskette etwa 2,5 ATP, wohingegen es beim Transport durch das Glycerin-3-phosphat-Shuttle lediglich ca. 1,5 ATP erzeugt.

== Siehe auch ==
* [[Glycerin-3-Phosphat-Shuttle]]
* [[Citrat-Shuttle]]
* [[Atmungskette]]

== Literatur ==
* Jeremy M. Berg, Lubert Stryer, John L. Tymoczko: ''Biochemie''. 6. Auflage. Spektrum Akademischer Verlag, 2007, ISBN 978-3-8274-1800-5, S. 588 f.
* Fallert-Müller et al.: ''Lexikon der Biochemie''. Spektrum Akademischer Verlag, 2000.

== Einzelnachweise ==
<references />

[[Kategorie:Biochemische Reaktion]]
[[Kategorie:Stoffwechselweg]]

Malat-Aspartat-Shuttle - Versionsgeschichte

imported>Gib Senf dazu!: tk kl