Aconitase

Aconitase
Abb. 1: Tertiärstruktur der mAc des Rinds, Bos taurus, mit gebundenem α-Methylisocitrat (Kalotte rechts) neben Fe-S-Cluster nach PDB 1AMI
Vorhandene Strukturdaten: 2b3x, 2b3y
Eigenschaften des menschlichen Proteins
Masse/Länge Primärstruktur	889 Aminosäuren
Sekundär- bis Quartärstruktur	Monomer
Kofaktor	[4Fe-4S]
Bezeichner
Gen-Namen	ACO1 ; IREB1; IRP1; IREBP; ACO2
Externe IDs	OMIM: 100880 UniProt P21399 MGI: 87879 CAS-Nummer: 9024-25-3
Enzymklassifikation
EC, Kategorie	4.2.1.3, Lyase
Reaktionsart	Umlagerung
Substrat	Citrat
Produkte	Isocitrat
Vorkommen
Homologie-Familie	zyt. Aconitase
Übergeordnetes Taxon	Lebewesen

Aconitase (ACO) (genauer: Aconitat-Hydratase) heißen Enzyme, die die Umwandlung von Citrat oder Isocitrat in Aconitat und umgekehrt katalysieren. Es ist ein unentbehrliches Enzym des Citratzyklus und des Glyoxylatzyklus. Aconitase kommt in allen Eukaryoten und Bakterien im Zytosol vor. Mehrzellige Tiere haben eine zusätzliche Kopie der ACO im Mitochondrium. Bei Säugetieren und Bakterien schließlich hat sich die zytosolische ACO weiterentwickelt und die zusätzliche Rolle eines Translations-Repressors angenommen, der eine zentrale Rolle im Eisenstoffwechsel spielt. Mutationen am Eisen-Schwefel-Cluster-Gerüstprotein (ISCU) können zur seltenen Krankheit Aconitasemangel führen, da die ACO-Funktion von der Anwesenheit des Cluster abhängig ist.^[1]

Das katalysierte Gleichgewicht lautet:

1. ${\displaystyle \rightleftharpoons }$ + H₂O
2. + H₂O ${\displaystyle \rightleftharpoons }$

Citrat und Aconitat werden ineinander umgesetzt (1), wie Aconitat und Isocitrat (2). Die Steuerung der Gesamtreaktion vom Citrat zum Isocitrat ist dadurch festgelegt, wie das Aconitatmolekül an das Enzym bindet, wofür es zwei Möglichkeiten gibt (siehe Bild unten).

Aconitase-1 und -2 sind die veralteten Bezeichnungen für die zwei Aconitasen in Tieren (zytosolisch, cAc, und mitochondriell, mAc). Bakterien-Aconitasen werden mit AcnA und AcnB bezeichnet. cAc und AcnA sind zueinander ortholog. Im Ganzen gibt es also drei phylogenetische Kategorien.

Die Anwesenheit des Eisen-Schwefel-Cluster-Kofaktors entscheidet über die Funktion der Aconitase-1. Im Citratzyklus katalysiert sie so die reversible Umlagerung des Citrats über das intermediär enzymgebundene cis-Aconitat zum Isocitrat. Aconitase-1 ohne den Eisencluster bindet an Iron Response Elements (IRE) in mehreren RNAs und reguliert so die Translation von Ferritin, der δ-Aminolävulinatsynthase und des Transferrin-Rezeptors (Abb. unten).^[2]

1. ↑ Eintrag zu Hereditäre Myopathie mit Laktatazidose durch ISCU-Mangel. In: Orphanet (Datenbank für seltene Krankheiten)
2. ↑ Aconitase. In: Online Mendelian Inheritance in Man. (englisch).