Notizen: Isolierung von Glycerinaldehyd

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stanz: 0,12; Riboflavin 0,28. Die G-Komponente wurde
eluiert und nach dem Eindampfen 25 cm3 Nährmedium
zugesetzt (350 Imp./min/ml). Beim Bebrüten mit E.
ashbyii wurden 70% der G-Komponente zurückgewon­
nen. Höchstens 1% kann in Riboflavin umgewandelt
sein. Synthetisch dargestelltes Diaminouracil (4-14C,
lOmC/mMol) II [Rib = H ] wie auch Orotsäure 6 (4-14C,
3 mC/mMol) wurden durch E. ashbyii ebenfalls nicht in
Riboflavin umgewandelt. Aus radioaktivem Threonin
entsteht kein Acetoin.
Damit war durch unsere Versuche das Schema der
Biosynthese von Riboflavin nach M a s u d a nicht zu be­
stätigen. In Übereinstimmung mit diesem Befund steht
eine neue Arbeit von M c N u t t und F o r r e s t 7, die aus
einem offenbar anderen Stamm von E. ashbyii ein bis­
her unbekanntes 2.4-Dihydroxy-pteridin isolieren konn­
ten, das jedoch mit dem von M a s u d a gefundenen, wel­
ches auch in unserer Kultur entstand, nicht identisch
ist. Dieses Pteridin (Substanz A ) wird bei Einsatz von
14C-Guanin radioaktiv. Aus ihm entsteht bei Bebrütung
mit E. ashbyii ebenfalls kein Riboflavin. Die Vermu­
tung, daß Pteridine in Riboflavin umgewandelt wer­
den können8, ließ sich bisher experimentell nicht be­
stätigen. Eine ausführliche Beschreibung erfolgt an an­
derer Stelle.
Isolierung von G lycerinaldehyd-D ehydrogenase
um 1, welches durch das Enzym 1-Phosphofructaldolase
(Leber, N ie re 2,3) in Dihydroxyacetonphosphat und
D-Glycerinaldehyd gespalten wird.
aus R attenleber
Z u r Biochemie des Fructosestoffwechsels
Von
W alther L amprecht
und
F ritz H ein z
Organisch-chemisches Institut der Technischen Hochschule
München
(Z. Naturforsehg. 13 b, 464— 465 [1958] ; eingegangen am 10. A p ril 1958)
Es wird das Enzym „Glycerinaldehyd-Dehydrogenase“ beschrieben, w el­
ches unter DPN-Hs-Bildung d - und DL-Glycerinaldehyd zu Glycerinsäure
oxydiert. Damit wird eine unter Umgehung des klassischen E m b d e n M e y e r h o f - Weges speziell für den glykolytischen Fructoseabbau exi­
stierende Enzymkette der Leber geschlossen, die den Ketozucker in vier
Reaktionsschritten direkt zu 3-Phosphoglycerinsäure umsetzt.
Seit den Arbeiten L e u t h a r d t s weiß man, daß bereits
die ersten enzymatischen Reaktionen der Fructose nicht
dem klassischen E m b d e n - M e y e r h o f - W eg fol­
gen. Während Glucose mittels Adenosintriphosphat
(A T P ) und Hexokinase als Glucose-6-phosphat in den
glykolytischen Abbau eintritt, setzt sich der Ketozucker
mit Fructo- oder Ketokinase zu Fructose-l-phosphat
1 F. L e u t h a r d t , E. T e s t a u . H. P. W o l f , Helv. chim.
36,227 [1953].
2 F. L e u t h a r d t u . H. P. W o l f , Helv. chim. Acta 36,
[1953].
3 H. P. W o l f u . F. L e u t h a r d t , Helv. chim. Acta 40,
[1957],
4 H . G. H e r s u . T. K u s a k a , Biochim. biophysica Acta
sterdam] 11,427 [1953].
Acta
u . W. P a u l u s , Diplomarbeit, Bonn 1958; K . S t ö Diplomarbeit, Bonn 1958.
7 W. S. M c N u t t u . H . S. F o r r e s t , J. Amer. chem. Soc. 80, 951
[1958].
8 H . A. N a t h a n u . S. H . H u t n e r , Nature [London] 178, 741
[1956],
6 F. K
r ik o
Zur Verw ertung des D-Glycerinaldehydes im Stoff­
wechsel der Leber sind derzeit folgende Reaktions­
möglichkeiten beschrieben: 1. Phosphorylierung mit
A T P (in R attenleber) zu 3-Phosphoglycerinaldehyd
(H ers und K u s a k a 4) . Diese Versuche bedürfen einer
Bestätigung. 2. Reduktion mit Glycerindehydrogenase
und D P N -H 2 zu G lycerin ( L euthardt und W o l f 5).
G lycerindehydrogenase ist identisch mit der A lk oh ol­
dehydrogenase der Leber (H olzer und S chneider 6),
allerdings soll L-Glycerinaldehyd bevorzugt umgesetzt
w e rd e n 5. 3. Disproportionierung zu Glycerin und D-Glycerinsäure, katalysiert durch Glycerindehydrogenase ( A l ­
koholdehydrogenase)
und
G r e e n scher
Aldehydmutase1’ 7) 8. L euthardt hat bei bestimmten Versuchs­
bedingungen nach Fructosegaben aus Leber D-Glycerinsäure is o lie rt1.
W ir sind dagegen von der Annahme ausgegangen, die
Leberzelle könne D-Glycerinaldehyd über D-Glycerin5
1463
6
1033
7
[Am ­
örte
,
8
H. P. W o l f u . F. L e u t h a r d t , Helv. chim. Acta, 36, 1463
[1 9 53 ] ; F. L e u t h a r d t u . H. P. W o l f , Helv. chim. Acta 37,
1732 [1954].
H . H o l z e r u . S . S c h n e i d e r . Angew. Chem. 67, 276 [1955] ;
Klin. Wschr. 33, 1006 [1955].
H . H o l z e r u . A. H o l l d o r f , Biochem. Z. 329, 283 [1957].
E. G r e e n , D . M. N e e d h a m u . J. G . D e w a n , Biochem. J. 31,
2327 [1937].
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NOTIZEN
säure zu 3-D-Phosphoglycerinsäure umsetzen 9>10; wir
konnten auch die für die beiden Schritte verantwortli­
chen Enzyme aus Rattenleber anreichern. Über eines
dieser Enzyme, welches Glycerinsäure mittels A T P zu
3-Phosphoglycerinsäure umsetzt, wurde inzwischen von
I c h i h a r a und G r e e n b e r g 11, B l a c k und W r i g h t 12 sowie
von H o l z e r und H o l l d o r f 13 berichtet („Glyceratkinase“ ) .
Aus Rattenleber-Extrakten reicherten wir eine Pro­
teinfraktion an, welche d - und DL-Glycerinaldehyd unter
DPN-H2-Bildung zu Glycerinsäure oxydiert. Das Enzym
findet sich bei der Ammoniumsulfat-Fraktionierung (mit
„Periston“ aufgeschlossene Leber) in der Fraktion zwi­
schen 0 und 0,4 Ammonsulfatsättigung. Die Protein­
fraktion zeigt nach der Dialyse gegen neutrale 0,001-m.
Äthylendiamintetraacetat-Lösung und nach mehrmali­
gem Umfällen keine Alkoholdehydrogenase-Aktivität
mehr. Lösungen des Enzyms (Wasser oder Ammon­
sulfat) sind nach den ersten Salzfällungen, besonders
solange sie noch mit viel Fremdprotein verunreinigt
sind, sehr instabil; nach 24 Stdn. (2 °) sinkt die Aktivi­
tät auf wenige Prozente des Ausgangswertes.
W ir nennen das Enzym in Anlehnung an L e u t h a r d t 1
„Glycerinaldehyddehydrogenase“ . Es oxydiert in Gegen­
wart von DPN® ebenso Acetaldehyd, das Verhältnis
der Umsatzzahlen Glycerinaldehyd zu Acetaldehyd ist
1,50. Die Dehydrase scheint mit der von R a c k e r an­
gereicherten Aldehydoxydase identisch zu sein14, wenn­
gleich die Glycerinaldehydoxydation mittels dieser
Oxydase useres Wissens nie beschrieben wurde. Ein
nach R a c k e r dargestelltes Aldehydoxydase-Präparat
ergab ein Verhältnis der Umsatzzahlen Glycerinaldehyd
zu Acetaldehyd von 1,55.
Die M i c h a e l i s - Konstante der Glycerinaldehyd­
dehydrogenase ist für D- und DL-Glycerinaldehyd
Ky[ = 2 • 10-4 Mol// (pn = 9,15). Km konnte für Acet­
aldehyd nicht bestimmt werden, denn die Proportio­
465
nalität der Reaktionsgeschwindigkeiten bei variierender
Substrat- oder Enzymkonzentration ist nur innerhalb
sehr enger Bereiche gewahrt, die Sättigungsgrenze des
Enzym-Substrat-Komplexes war nicht meßbar.
Die Aldehydoxydase R a c k e r s kann daher auf Grund
dieser Kinetik nur eine charakteristische „Glycerinaldehydoxydase“
(besser
„Glycerinaldehyddehydro­
genase“ ) sein, wobei Umsätze mit Acetaldehyd oder
anderen Aldehyden dann unspezifische Reaktionen
wären.
M it dem Nachweis der Glycerinaldehyddehydrogen­
ase wird eine — unter Umgehung des E m b d e n M e y e r h o f - Weges — speziell für den glykoly ti­
schen Fructoseabbau existierende Enzymkette der
Leber vervollständigt; der Ketozucker kann in vier
Reaktionsschritten direkt zu 3-Phosphoglycerinsäure
umgesetzt werden (vgl. Schema). Wenn Fructose auf
diesem Wege abgebaut wird, umgeht sie vor allem
(zumindest mit 1/2 M ol) den im Glucosestoffwechsel oft
limitierenden Schritt der Substratphosphorylierung auf
der Stufe der Triosephosphatdehydrierung9>10. Die oft
bevorzugte Stellung der Fructose bei pathologischen
Stoffwechselsituationen könnte somit in vielen Fällen
deutbar werden.
Nach früheren Untersuchungen von H elmreich , H ol­
L amprecht und G oldschmidt 15 enthält die Leber
diabetischer oder hungernder Ratten nur noch 23% der
normalen D P N -H 2-Konzentration, sie bleibt nach G lu­
cosezufuhr unverändert, nach Fructosegaben erreicht
D P N -H 2 w ieder den Norm alwert. Das Gleichgewicht
der Reaktion Glycerinaldehyd/Glycerinsäure liegt auf
seiten der Säure, also der D P N -H 2-Bildung. Danach
bevorzugt das glykolytische System der Leberzelle im
Zuge des Fructoseabbaues aus den zur Verwertung
des D-Glycerinaldehyds konkurrierenden Enzymmecha­
nismen die einzige D P N -H 2-liefernde Reaktion, eben
die der Glycerinaldehyddehydrogenase.
zer ,
G lu c o s e
1
Glucose-6-phosphat
11
F ru c to se
F ructose-6-phosphat
Fructose-l-phosphat
Fructose-1.6-diphosphat
U
t
t t
t
Dihydroacetonphosphat
I
a-Glycerophosphat
— _
u .
Glycerin
11i
D -G ly c e rin a ld e h y d
D -G ly c e rin s ä u re
Phosphoglycerinaldehyd
11
1.3-Diphosphoglycerinsäure
U
3-Phosphoglycerinsäure
Brenztraubensäure
r a u t s c h o l d , Dissertation, Techn. Hochschule München
1958.
10 W. L a m p r e c h t u . I . T r a u t s c h o l d , Hoppe-Seyler’s Z. physiol.
Chem. 311, 245 [1958].
11 A. I c h i h a r a u . D. M. G r e e n b e r g , J. biol. Chemistry 225,
949 [1957].
9 I. T
12 S. B l a c k u . N. G . W r i g h t , Fed. Proc. 15, 222 [1956] u.
J. biol. Chemistry 221, 171 [1956],
13 H . H o l z e r u . A. H o l l d o r f , Biochem. Z. 329, 292 [1957].
14 E. R a c k e r , J. biol. Chemistry 177, 883 [1949].
15 E. H e l m r e i c h , H . H o l z e r , W . L a m p r e c h t u . S t . G o l d s c h m id t ,
Hoppe Seyler’s Z. physiol. Chem. 292, 113 [1954].
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