Pyruvatcarboxylase

In der hauptsächlich aktiven Form liegt das Enzym als (Hetero-)Tetramer vor, das mit den Dimeren und Monomeren im Bildungsgleichgewicht steht. Der tetramere Zustand ist jedoch nicht notwendig für die grundsätzliche Enzymfunktion, sodass auch die Di- und Monomere eine Aktivität besitzen. Die Molmasse eines einzelnen Monomers beträgt 130 kDa.

Die funktional interessantesten Abschnitte des Proteins sind die N- und C-terminalen Endstücke. Die ersten 300 bis 350 N-terminalen Aminosäuren bilden eine ATP-Bindungsdomäne (ATP-grasp domain) und die äußersten 80 C-terminalen Aminosäuren die Biotin-Bindungsdomäne, in der das Biotin über eine Amidbindung mit der ${\displaystyle \epsilon }$-Aminogruppe eines Lysins kovalent verbunden ist.

Der genaue Reaktionsmechanismus der Pyruvatcarboxylase umfasst drei Schritte:

1. Aktivierung des CO₂ (das in wässriger Lösung als Hydrogencarbonat-Anion HCO₃⁻ vorliegt) zu Carboxyphosphat:

   ${\displaystyle \mathrm {HCO_{3}^{-}+\ ATP\longrightarrow HOCO_{2}{\mathord {-}}PO_{3}^{2-}+ADP} }$

2. Anlagerung des Carboxyphosphats an das Biotin (N1-Atom):

   ${\displaystyle \mathrm {Enzym{\mathord {-}}Biotin+HOCO_{2}{\mathord {-}}PO_{3}^{2-}+{\text{2 }}H_{2}O\longrightarrow Enzym{\mathord {-}}Biotin{\mathord {-}}COO^{-}+P_{i}+{\text{2 }}H_{3}O^{+}} }$

3. Übertragung der aktivierten Carboxygruppe auf das Pyruvat:

   ${\displaystyle \mathrm {Enzym{\mathord {-}}Biotin{\mathord {-}}COO^{-}+Pyruvat\longrightarrow Enzym{\mathord {-}}Biotin+Oxalacetat} }$

Durch die Verwendung von Biotin als Coenzym ist die Pyruvatcarboxylase wie jedes andere Biotin-abhängige Enzym auch anfällig für eine Hemmung durch Avidin, da dieses das Biotin als einen Avidin-(Biotin)₄-Komplex irreversibel bindet.

Eine Störung oder ein Fehlen des Enzyms führt zum Pyruvat-Carboxylase-Mangel.

• Stryer et al.: Biochemie. 5. Auflage Spektrum Akademischer Verlag, 2003
• Fallert-Müller et al.: Lexikon der Biochemie, Spektrum Akademischer Verlag, 2000

1. UniProt P11498