Dimethylallylpyrophosphat

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Strukturformel
Allgemeines
Name	Dimethylallylpyrophosphat
Andere Namen	Dimethylallyl-PP, Dimethylallyldiphosphat, DMAPP und IUPAC-Name: (hydroxy-(3-methylbut-2-enoxy)phosphoryl)oxyphosphonsäure
Summenformel	C5H9O7P23− in protonierter Form C5H12O7P2
CAS-Nummer	358-72-5
Kurzbeschreibung	Isopren
Eigenschaften
Molmasse	protoniert 246,09 g/mol
Aggregatzustand
Dichte	g/cm3
Schmelzpunkt	? °C
Siedepunkt	°C bei 3 mmHg
Löslichkeit
Soweit möglich und gebräuchlich, werden SI-Einheiten verwendet. Wenn nicht anders vermerkt, gelten die angegebenen Daten bei Standardbedingungen.

Dimethylallylpyrophosphat (kurz Dimethyl-Allyl-PP oder auch DMAPP) ist ein Biomolekül, welches als Grundbaustein in der Terpenbiosynthese zu finden ist. Chemisch gesehen gehört es zu den Isoprenen. Es wird durch den Mevalonatbiosyntheseweg im Cytosol synthetisiert und entsteht im letzten Schritt durch die Isomerisierung aus IPP.^[1] Für das Mitwirken an der Entdeckung des Mevalonatbiosyntheseweges sowie des Cholesterinstoffwechsels erhielten 1964 Feodor Lynen und Konrad Bloch den Nobelpreis für Medizin. In den letzten Jahren wurde ein zweiter Stoffwechselweg zum DMAPP und IPP entdeckt; der sogenannte MEP-Weg (Methylerithritolphosphat-Weg) oder auch nach ihren Entdeckern Rohmer- oder Arigoni-Weg, dieser Stoffwechselweg ist ausschließlich in den pflanzlichen Plastiden und im Plasmodium falciparum (dem Erreger der Malaria), deshalb wichtig für die Bekaempfung dieser Krankheit, zu finden. Das DMAPP und das IPP sind die Ausgangssubstrate von ca. 30.000 bis jetzt bekannten Terpenen. Im menschlichen Körper sind DMAPP und IPP die Grundsubstrate der Biosynthese von Hormonen oder auch von Cholesterin.

[Bearbeiten] Der Mevalonatbiosyntheseweg

Dieser im Cytosol befindliche Stoffwechselweg beginnt mit der Verknüpfung zweier Acetyl-Coenzym-A über eine Thiolase zu Acetoacetyl-Coenzym-A. Nach Kondensation eines weiteren Acetyl-CoA mit Hilfe der Hydroxymethylglutaryl-CoA-Synthase (HMGS) entsteht Hydroxy-3-methylglutaryl-CoA (HMG-CoA). HMG-CoA wird dann mit der HMG-CoA-Reduktase (HMGR) zu R-Mevalonat reduziert. Dieses wird durch die Mevalonat-5-Phosphotransferase (oder Kinase MVK) und Phosphomevalonat-Kinase (PMK) über R-Mevalonat-5-Phosphat (MVP) zu Mevalonat-5-Pyrophosphat (MVPP) phosphoryliert. Nach einer Decarboxylierung durch die Pyrophosphomevalonatdecarboxylase (PMD) erhalten wir IPP, welches über die IPP-Isomerase (IDI) im Gleichgewicht mit DMAPP steht (siehe Bild).^[2]

[Bearbeiten] Der Methylerithritolphosphatweg (MEP-Weg)

Der MEP-Weg, der sich in den Plastiden der Pflanzen befindet, geht vom Pyruvat und Glycerinaldehyd-3-Phosphat (G3P) aus, welche über die Deoxyxylulosephosphat-Synthase (DXS) zu 1-Deoxy-D-Xylulose-5-Phosphat (DXP) verknüpft werden. DXP ist außerdem der Vorläufer für die Pyridoxal-und Thiaminbiosynthese. DXP wird durch die DXP-Reduktase (DXR) zu 2C-Methyl-D-Erythritol-4-Phosphat (MEP) reduziert. MEP wird durch CTP (Cytidintriphophat) aktiviert. Dieses geschieht durch die Cytidindiphosphat-Methylerythritol-Synthase (CMS). Es entsteht 4-Phosphocytidyl-2C-Methyl-D-Erythritol (CDP-ME), welches durch ATP und die Cytidyl-Methyl-Kinase (CMK) zu 4-Diphosphocytidyl-2C-Methyl-D-Erythritol-2-P (CDP-MEP) phosphoryliert wird. Die nun folgende Reaktion ist eine Zyklisierung, bei der unter Abspaltung von Cytidinmonophosphat (CMP) ein Phosphorsäureester zwischen C2 und C4 entsteht. Die Reaktion wird durch die Methyl-Erythritol-Cyclo-Diphophat-Synthase (MCS) katalysiert, es entsteht 2C-Methyl-D-Erythritol-2,4-Cyclodiphosphat (ME-cPP). Die Hydroxy-Methyl-Butenyl-Diphosphat-Synthase (HDS) katalysiert dann die Umsetzung zu (E)-4-Hydroxy-3-Methylbut-2-enyldiphosphat (HMBPP). Das nun folgende Enzym katalysiert sowohl die Umsetzung zu IPP wie auch DMAPP in einem 5:1 Verhältnis. Das hierfür verantwortliche Enzym ist die IPP/DMAPP-Synthase (IDS). Wie oben schon erwaehnt findet sich dieser Stoffwechselweg auch im Plasmodium falciparum, der der Erreger der Malaria ist, dieser Stoffwechselweg ist deshalb auch ein Angriffspunkt fuer die Entwicklung von Pharmazeutika gegen Malaria geworden. Das bekannteste Medikament das blockierend gegen den MEP-Weg wirkt, ist das Fosmidomycin.^[3]

[Bearbeiten] Quellen

1. ↑ Horn, Lindenmeier, Moc, Grillhösl, Berghold, Schneider, Münster: Biochemie des Menschen (2. Auflage). S. 150.
2. ↑ Voet & Voet, Biochemistry (Second edition), S. 679 + 695 Verlag: Wiley & Son's.
3. ↑ Chemistry & Biology, (1998), 5, 221-233 und Annual Review of Plant Physiology and Plant Molecular biology, (1999), 50, 47-65