Eine wichtige Zwischenstufe auf dem Weg zu
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Slide 1
Die Mevalonsäure: Eine wichtige Zwischenstufe auf dem
Weg zu Terpenen
Beispiele für Aldolreaktionen und Redoxreaktionen in der
Biochemie
Slide 2
Überblick: Der Stoffwechselweg zu den Terpenen
CHO
H
HO
Die Glycolyse
wurde im
Die Terpen- und
Zusammenhang
Steroidbiosynmit der Dehydrathese wurde mit
tisierung von der En-Kaskade
Phosphoglycerat
gezeigt.
dargestellt
Die nächste viertel Stunde….
OH
H
H
OH
H
OH
CH 2 OH
Glucose
Terpene und Steroide
z.B. Squalen,
Cholesterin, Campher,
Menthol, …
Glycolyse
OH
O
O
-
O
OPP
O
O
HO
Pyruvat
Mevalonat
Isopentenyl-PP
Slide 3
NAD+/NADH: Oxidationen in biologischen Systemen
NAD+ dient der Natur als ein häufig verwendetes 2e- Oxidationsmittel.
Die Elektronen werden formal mit einem Hydrid-H übertragen.
Beispiel:
Alkohol
H
Keton + 2e-
O
H
R
+
O
R
C
O
R
H
B
H
0
II
NH2
+
B -H
+
O
NH2
C
+
H
N
R
NAD+
R
N
R
NADH
Slide 4
NAD+/NADH: Oxidationen in biologischen Systemen
Die Reoxidation des entstandenen NADH erfolgt in der
Elektronentransportkette der Mitochondrien. Diese exergonischen
Reaktion ist eine wesentliche ATP-Quelle.
-
2e + H
+
H
H
H
O
O
NH2
NH2
N
N
R
R
+
H 2O
0.5 O 2 + H
3 ATP
3 A D P + 3 Pi
Slide 5
1. Schritt: Pyruvat Ac-SCoA
Pyruvat wird in einer mehrstufigen Reaktionsfolge oxidativ
decarboxyliert. Seine Acetylgruppe wird dabei auf das Coenzym A
(CoA-SH) übertragen.
Ac-SCoA ist ein Thioester. Es dient als vielfältiges biochemische
Äquivalent für eine aktivierte Acetylgruppe.
NADH
NAD
O
O
-
CO2
O
+
O
+
C o A -S H
CoA
S
Slide 6
2. Schritt: Ac-SCoA HMG-SCoA
Im nächsten Schritt der Mevalonsäuresynthese wird das HMG-SCoA
gebildet.
Dieses Molekül weist zwei Funktionalitäten b zu Carbonylfunktionen
auf.
Eine retrosynthetische Überlegung würde zu entsprechenden Schnitten in
b-Position zu den Carbonylfunktionen kommen.
O
SCoA
C
O
C
HO
C
O
b-Hydroxy-b-methylglutaryl-SCoA
O
SCoA
O
HO
O
Slide 7
2. Schritt: Ac-SCoA HMG-SCoA
Die gezeigte retrosynthetische Überlegung ist in der Natur durch eine
Abfolge von aldolartigen Reaktionen realisiert.
Zunächst reagieren zwei Moleküle Ac-SCoA ähnlich einer ClaisenEsterkondensation.
HMG-SCoA entsteht nach einer weiteren aldolartigen Reaktion und
Hydrolyse.
H
OH
O
O
O
O
O
+
C oA S
C oA S
S C oA
O
S C oA
S
O
OH
O
CoA
OH
O
O
OH
O
+
C oA S
S C oA
C oA S
SCoA
C oA S
O
Slide 8
3. Schritt: HMG-SCoA Mevalonat
HMG-SCoA. ist der direkte Vorläufer der Mevalonsäure.
Die Reduktion erfolgt durch die HMG-CoA-Reduktase mit 2eq. NADPH.
Die Hemmung dieses Reaktionsschrittes wird medizinisch oft angewandt.
2 NADP
2 NADPH
O
OH
C o A S -H
O
III
O
+
OO
OOHH
OOHH
-I
C
S C oA
CH2
OO
Mevalonat
Slide 9
4. Schritt: Mevalonat Isoprenäquivalente
Die letzten Schritte von der Mevalonsäure zum IsopentylPP umfassen
eine Phosphorylierung des Mevalonats und eine abschließende
Decarboxylierung.
OH
OPP
2A T P
O PP
2A D P
O
ATP
OPP
ADP + Pi
O
Isom erase
-C O 2
O
HO
Mevalonat
O
HO
5PP-Mevalonat
Isopentyl-PP
Dimethyl
-allyl-PP
Slide 10
Statine: HMG-CoA-Reduktase Inhibitoren
HO
O
O
HO
O
HO
O
O
O
OH
O
O
F
SCoA
H
O
Mevalonat
Compactin
N
Cevastatin
Die Mevalonsäure: Eine wichtige Zwischenstufe auf dem
Weg zu Terpenen
Beispiele für Aldolreaktionen und Redoxreaktionen in der
Biochemie
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Überblick: Der Stoffwechselweg zu den Terpenen
CHO
H
HO
Die Glycolyse
wurde im
Die Terpen- und
Zusammenhang
Steroidbiosynmit der Dehydrathese wurde mit
tisierung von der En-Kaskade
Phosphoglycerat
gezeigt.
dargestellt
Die nächste viertel Stunde….
OH
H
H
OH
H
OH
CH 2 OH
Glucose
Terpene und Steroide
z.B. Squalen,
Cholesterin, Campher,
Menthol, …
Glycolyse
OH
O
O
-
O
OPP
O
O
HO
Pyruvat
Mevalonat
Isopentenyl-PP
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NAD+/NADH: Oxidationen in biologischen Systemen
NAD+ dient der Natur als ein häufig verwendetes 2e- Oxidationsmittel.
Die Elektronen werden formal mit einem Hydrid-H übertragen.
Beispiel:
Alkohol
H
Keton + 2e-
O
H
R
+
O
R
C
O
R
H
B
H
0
II
NH2
+
B -H
+
O
NH2
C
+
H
N
R
NAD+
R
N
R
NADH
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NAD+/NADH: Oxidationen in biologischen Systemen
Die Reoxidation des entstandenen NADH erfolgt in der
Elektronentransportkette der Mitochondrien. Diese exergonischen
Reaktion ist eine wesentliche ATP-Quelle.
-
2e + H
+
H
H
H
O
O
NH2
NH2
N
N
R
R
+
H 2O
0.5 O 2 + H
3 ATP
3 A D P + 3 Pi
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1. Schritt: Pyruvat Ac-SCoA
Pyruvat wird in einer mehrstufigen Reaktionsfolge oxidativ
decarboxyliert. Seine Acetylgruppe wird dabei auf das Coenzym A
(CoA-SH) übertragen.
Ac-SCoA ist ein Thioester. Es dient als vielfältiges biochemische
Äquivalent für eine aktivierte Acetylgruppe.
NADH
NAD
O
O
-
CO2
O
+
O
+
C o A -S H
CoA
S
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2. Schritt: Ac-SCoA HMG-SCoA
Im nächsten Schritt der Mevalonsäuresynthese wird das HMG-SCoA
gebildet.
Dieses Molekül weist zwei Funktionalitäten b zu Carbonylfunktionen
auf.
Eine retrosynthetische Überlegung würde zu entsprechenden Schnitten in
b-Position zu den Carbonylfunktionen kommen.
O
SCoA
C
O
C
HO
C
O
b-Hydroxy-b-methylglutaryl-SCoA
O
SCoA
O
HO
O
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2. Schritt: Ac-SCoA HMG-SCoA
Die gezeigte retrosynthetische Überlegung ist in der Natur durch eine
Abfolge von aldolartigen Reaktionen realisiert.
Zunächst reagieren zwei Moleküle Ac-SCoA ähnlich einer ClaisenEsterkondensation.
HMG-SCoA entsteht nach einer weiteren aldolartigen Reaktion und
Hydrolyse.
H
OH
O
O
O
O
O
+
C oA S
C oA S
S C oA
O
S C oA
S
O
OH
O
CoA
OH
O
O
OH
O
+
C oA S
S C oA
C oA S
SCoA
C oA S
O
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3. Schritt: HMG-SCoA Mevalonat
HMG-SCoA. ist der direkte Vorläufer der Mevalonsäure.
Die Reduktion erfolgt durch die HMG-CoA-Reduktase mit 2eq. NADPH.
Die Hemmung dieses Reaktionsschrittes wird medizinisch oft angewandt.
2 NADP
2 NADPH
O
OH
C o A S -H
O
III
O
+
OO
OOHH
OOHH
-I
C
S C oA
CH2
OO
Mevalonat
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4. Schritt: Mevalonat Isoprenäquivalente
Die letzten Schritte von der Mevalonsäure zum IsopentylPP umfassen
eine Phosphorylierung des Mevalonats und eine abschließende
Decarboxylierung.
OH
OPP
2A T P
O PP
2A D P
O
ATP
OPP
ADP + Pi
O
Isom erase
-C O 2
O
HO
Mevalonat
O
HO
5PP-Mevalonat
Isopentyl-PP
Dimethyl
-allyl-PP
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Statine: HMG-CoA-Reduktase Inhibitoren
HO
O
O
HO
O
HO
O
O
O
OH
O
O
F
SCoA
H
O
Mevalonat
Compactin
N
Cevastatin
