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2025-06-22T12:41:07Z

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[[Datei:Mevalonate pathway.png|mini|350px|right|Schema des Mevalonatwegs]]
{{Infobox GO-Terminus
| Typ = P
| GO = 0019287
| Eltern = [[Phospholipid-Biosynthese]]
}}
Der '''Mevalonatweg''' ist ein [[Stoffwechselweg]] in [[Eukaryoten]] und einigen [[Bakterium|Bakterien]], über den von [[Acetyl-CoA]] ausgehend die [[Biosynthese]] von [[Isoprenoide]]n erfolgt und damit der Aufbau von [[Steroide]]n und [[Sekundärmetabolite]]n ermöglicht wird. Endprodukt des Mevalonatwegs ist nach sechs Schritten [[Isopentenylpyrophosphat]] (IPP) und [[Dimethylallylpyrophosphat]] (DMAPP), die Ausgangsstoffe im Menschen für die [[Cholesterinbiosynthese]] und die [[Steroidbiosynthese]]. Teile des Mevalonatwegs finden im [[Zytosol]] und in den [[Peroxisom]]en statt.

Die meisten Bakterien benutzen zur Synthese von Isoprenoiden den [[Methylerythritolphosphatweg]], vielen stehen aber auch die Enzyme des Mevalonatwegs zur Verfügung. [[Archaeen]] hingegen nutzen ausschließlich den Mevalonatweg in einer leicht veränderten Reihenfolge, bei der Phosphomevalonat zuerst zu Isopentenylphosphat decarboxyliert und dann weiter zum IPP phosphoryliert wird.<ref>MetaCyc: ''[https://biocyc.org/META/NEW-IMAGE?type=PATHWAY&object=PWY-922 mevalonate pathway I]''</ref><ref>MetaCyc: ''[https://biocyc.org/META/NEW-IMAGE?type=PATHWAY&object=PWY-6174 mevalonate pathway II (archaea)]''</ref>
Jüngere Studien haben gezeigt, dass der Mevalonatweg in verschiedenen Bakteriengruppen vorhanden ist. Dies könnte durch horizontalen Gentransfer (HGT) von eukaryotischen oder archaeischen Spendern erklärbar sein. Weitere Studien zeigen jedoch, dass dieser Weg nicht nur in Archaeen und Eukaryoten, sondern wahrscheinlich schon im letzten universellen gemeinsamen evolutionären Vorfahren ([[Urvorfahr|LUCA]]) ansatzweise vorhanden war.<ref>{{Literatur |Autor=Yosuke Hoshino, Eric A Gaucher |Titel=On the Origin of Isoprenoid Biosynthesis |Sammelwerk=Molecular Biology and Evolution |Band=35 |Nummer=9 |Datum=2018-09-01 |ISSN=0737-4038 |DOI=10.1093/molbev/msy120 |Seiten=2185–2197 |Online=https://academic.oup.com/mbe/article/35/9/2185/5037827 |Abruf=2025-03-01}}</ref>

== Reaktionsschritte ==
=== Acetoacetyl-CoA ===
Der Mevalonatweg beginnt in den Mitochondrien mit der Übertragung eines [[Acetylgruppe|Acetylrests]] von [[Acetyl-CoA]] auf ein zweites Acetyl-CoA-Molekül. Dieses von dem zytosolischen Enzym [[Acetyl-CoA-Acetyltransferase]] (ACAT2) katalysierte [[Reaktionsgleichgewicht]] ist außerdem Teil der [[beta-Oxidation]], des Auf- und Abbaus von [[Ketokörper]]n und mancher [[Aminosäuren]].

[[Datei:Acetyl-CoA.svg|100px|Acetyl-CoA]] + [[Datei:Acetyl-CoA.svg|100px|Acetyl-CoA]] <math>\rightleftharpoons</math> CoA-SH + [[Datei:Acetoacetyl-CoA.svg|140px|Acetoacetyl-CoA]]

Zwei Moleküle Acetyl-CoA werden zu Coenzym A und Acetoacetyl-CoA umgesetzt und umgekehrt.

=== HMG-CoA ===
Die Verknüpfung eines weiteren Moleküls [[Acetyl-CoA]] mit [[Acetoacetyl-CoA]] zu [[3-Hydroxy-3-methylglutaryl-CoA]] (HMG-CoA) in den Mitochondrien benötigt die zytosolische Isoform des Enzyms [[HMG-CoA-Synthase]] (HMGCS1).

[[Datei:Acetyl-CoA.svg|100px|Acetyl-CoA]] + [[Datei:Acetoacetyl-CoA.svg|140px|Acetoacetyl-CoA]] <math>\longrightarrow</math> [[Datei:(S)-3-Hydroxy-3-methylglutaryl-CoA.svg|170px|HMG-CoA]] + CoA-SH

Acetoacetyl-CoA wird zu HMG-CoA acetyliert.

=== ''R''-Mevalonat ===
Die [[HMG-CoA-Reduktase]] ist ein Membranprotein am [[endoplasmatisches Retikulum|endoplasmatischen Retikulum]], das die Reduktion von HMG-CoA zu [[Mevalonat]] katalysiert. Dieser Schritt ist [[Geschwindigkeitsbestimmender Schritt|geschwindigkeitsbestimmend]] für den Mevalonatweg, und damit auch beispielsweise für den Aufbau von Cholesterin.

[[Datei:(S)-3-Hydroxy-3-methylglutaryl-CoA.svg|170px|HMG-CoA]] + 2 '''NADPH'''/H+ <math>\longrightarrow</math> [[Datei:(R)-Mevalonat.svg|140px|Mevalonat]] + CoA-SH + 2 '''NADP+'''

HMG-CoA wird zu Mevalonat reduziert.

=== 5-Phospho-''R''-mevalonat ===
Die [[Phosphorylierung]] von Mevalonat mithilfe der [[Mevalonatkinase]] findet im Zytosol statt.

[[Datei:(R)-Mevalonat.svg|140px|Mevalonat]] + '''ATP''' <math>\rightleftharpoons</math> [[Datei:(R)-5-Phosphomevalonat.svg|160px|Phosphomevalonat]] + '''ADP'''

''R''-Mevalonat wird zu 5-Phospho-''R''-mevalonat umgesetzt. Ein Molekül ATP wird verbraucht.

=== 5-Diphospho-''R''-mevalonat ===
Eine weitere Phosphorylierung führt zum 5-Pyrophosphomevalonat. Katalysator ist hier die [[Phosphomevalonat-Kinase]], die bisher nur in den Peroxisomen gefunden wurde.

[[Datei:(R)-5-Phosphomevalonat.svg|160px|Phosphomevalonat]] + '''ATP''' <math>\rightleftharpoons</math> [[Datei:(R)-5-Pyrophosphomevalonat.svg|200px|Diphosphomevalonat]] + '''ADP'''

5-Phospho-''R''-mevalonat wird zu 5-Diphospho-''R''-mevalonat umgesetzt.

=== Isopentenylpyrophosphat ===
Der letzte Reaktionsschritt zum IPP stellt die von der [[Diphosphomevalonat-Decarboxylase]] katalysierte [[Decarboxylierung]] von Diphosphomevalonat dar. Sie findet im Zytosol statt.

[[Datei:(R)-5-Pyrophosphomevalonat.svg|200px|Diphosphomevalonat]] + '''ATP''' <math>\longrightarrow</math> [[Datei:Isopentenylpyrophosphat.svg|170px|IPP]] + '''ADP''' + Pi + CO2

5-Diphospho-''R''-mevalonat wird zu [[Isopentenylpyrophosphat]] (IPP) umgesetzt.

=== Dimethylallyldiphosphat ===
Die wechselseitige [[Isomerisierung]] von IPP zu DMAPP und umgekehrt wird von der [[Isopentenyldiphosphat-Isomerase]] katalysiert. Beide Isoformen des Enzyms wurden in Peroxisomen lokalisiert.

[[Datei:Isopentenyl pyrophosphate.svg|170x170px]] <math>\rightleftharpoons</math> [[Datei:Dimethylallylpyrophosphat.svg|170px|DMAPP]]

Isopentenyldiphosphat (auch -pyrophosphat) (IPP) und [[Dimethylallyldiphosphat]] (auch -pyrophosphat) (DMAPP) gehen ineinander über.

== Literatur ==
*{{Literatur |Autor=N. Qureshi, W. Porter |Hrsg=J. W. Porter, S. L. Spurgeon |Titel=Conversion of acetyl-coenzyme A to isopentenyl pyrophosphate |Sammelwerk=Biosynthesis of Isoprenoid Compounds|Band= Vol 1 |Verlag=John Wiley & Sons |Ort=New York |Datum=1981 |Seiten=47–94}}
*{{Literatur |Autor=D. J. McGarvey, R. Croteau |Titel=Terpenoid metabolism |Sammelwerk=Plant Cell |Band=7 |Nummer=7 |Datum=1995-07 |Seiten=1015–1026 |DOI=10.1105/tpc.7.7.1015 |PMC=160903 |PMID=7640522}}
*{{Literatur |Autor=J. D. Newman, J. Chappell |Titel=Isoprenoid biosynthesis in plants: carbon partitioning within the cytoplasmic pathway |Sammelwerk=Crit. Rev. Biochem. Mol. Biol. |Band=34 |Nummer=2 |Datum=1999 |Seiten=95–106 |DOI=10.1080/10409239991209228 |PMID=10333387}}

== Einzelnachweise ==
<references />

== Weblinks ==
{{Wikibooks|Biochemie und Pathobiochemie: Cholesterinbiosynthese|Biosyntheseweg von Isopentenpyrophsophat ausgehend von Acetyl-CoA und Acetacetyl-CoA}}

[[Kategorie:Stoffwechselweg]]

Mevalonatweg - Versionsgeschichte

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