Allgemeines

Pteridin, bestehend aus einem Pyrazin-Ring (rechts) und einem Pyrimidin-Ring (links).

Biopterin ist ein nicht-essentieller Co-Faktor. Das Molekül enthält wie die Folsäure und das Flavin ein stickstoffhaltiges Pteridin-Ringsystem. Alle drei werden aus dem Purin GTP gebildet, davon jedoch nur das Biopterin auch im Menschen.

Das Dihydrobiopterin/Tetrahydrobiopterin-System bildet neben dem NAD- und FAD-System ein weiteres wichtiges Redox-System. Eine besondere Rolle spielt es bei der Oxidation (Hydroxylierung) aromatischer Ringe, wobei es molekularen Sauerstoff verwendet.

Vorkommen:

• Biosynthese von Serotonin aus Tryptophan
• Biosynthese von Tyrosin aus Phenylalanin
• Biosynthese von L-DOPA aus Tyrosin

Vom Biopterin-Syntheseweg zweigt auch die Bildung von Molybdopterin ab, einem Molybdän-bindenden Cofaktor.

Biosynthese von Biopterin aus GTP

⇓	Subst.	(⇑)	Co.	Enzym	EC	EG	Erkr.
Guanosin-5'-triphosphat (GTP)
H2O				GTP-Cyclohydrolase	3.5.4.16	Hyd	HPABH4B, DOPA- responsive Dystonie
Formamidopyrimidin-nucleosid-triphosphat
H2O Formiat				GTP-Cyclohydrolase	3.5.4.16	Hyd	HPABH4B, DOPA- responsive Dystonie
2,5-Diaminopyrimidin-nucleosid-triphosphat
				GTP-Cyclohydrolase	3.5.4.16	Hyd	HPABH4B, DOPA- responsive Dystonie
2,5-Diamino-6-(5'-triphosphoryl-3',4'-trihydroxy-2'-oxopentyl)-amino-4-oxopyrimidin
H2O				GTP-Cyclohydrolase	3.5.4.16	Hyd	HPABH4B, DOPA- responsive Dystonie
2-Amino-4-hydroxy-6-(erythro-1,2,3-trihydroxypropyl)- dihydropteridin-triphosphat
PPPi			Mg	6-Pyruvoyltetra-hydropterin-Synthase	4.2.3.12	Ly	HPABH4A
6-Pyruvoyl-5,6,7,8-tetrahydropterin
NADPH/H+ NADP+				Sepiapterin-Reduktase	1.1.1.153	Ox	L-Dopa- responsive Dystonie
6-Lactoyl-5,6,7,8-tetrahydropterin
NADPH/H+ NADP+				Sepiapterin-Reduktase	1.1.1.153	Ox	L-Dopa- responsive Dystonie
5,6,7,8-Tetrahydrobiopterin (BH4)
NAD(P)+ NAD(P)H/H+		NAD(P)+ NAD(P)H/H+		6,7-Dihydropteridin-Reduktase	1.5.1.34	Ox	HPABH4C
6,7-Dihydrobiopterin

Funktionsweise des Dihydrobiopterin/Tetrahydrobiopterin-Systems

⇓	Subst.	(⇑)	Co.	Enzym	EC	EG	Erkr.
5,6,7,8-Tetrahydrobiopterin (BH4)
O2, Aromat Hydroxy-Aromat			Fe	Monooxygenase (Hydroxylase)	1.14.16.1 1.14.16.2 1.14.16.4	Ox
4a-Hydroxy- tetrahydrobiopterin
H2O				4a-Hydroxytetrahydrobiopterin- Dehydratase	4.2.1.96	Ly	HPABH4D
6,7-Dihydrobiopterin
NAD(P)H/H+ NAD(P)+		NAD(P)H/H+ NAD(P)+		6,7-Dihydropteridin-Reduktase	1.5.1.34	Ox	HPABH4C
5,6,7,8-Tetrahydrobiopterin (BH4)

Die Hydroxylase überträgt vom molekularen Sauerstoff ein Sauerstoff-Atom auf den Aromaten und ein Sauerstoff-Atom auf BH4, dass dadurch zum 4a-Hydroxytetrahydrobiopterin oxidiert wird. Dieses gibt den aufgenommen Sauerstoff in Form von Wasser wieder ab. Der verlorene Wasserstoff wird durch die nachfolgende Reduktion wieder ersetzt.

Biosynthese von Molybdopterin

⇓	Subst.	(⇑)	Co.	Enzym	EC	EG	Erkr.
Guanosintriphosphat (GTP)
S-Adenosylmethionin, H2O L-Methionin, Deoxyadenosin, PPi				MOCS1	?	Cyc	MoCo-Defizienz Typ A
Precursor Z (cPMP)
2 L-Cystein, Cu 2 L-Alanin, H+				Molybdopterin-Synthase (MOCS2)	2.8.1.-	Tr	MoCo-Defizienz Typ B
Molybdopterin-Cu
Molybdat, ATP, H2O Cu, AMP, PPi				Gephyrin	2.-.-.-	Tr	MoCo-Defizienz Typ C
Molybdän-Cofaktor (desulfuriert)
L-Cystein L-Alanin				MOCOS	2.8.1.-	Tr	Xanthinurie II
Molybdän-Cofaktor (sulfuriert)

Molybdopterin bindet mit seinen zwei Thio-Gruppen ein Molybdän-Atom (mit zwei Sauerstoffatomen, also eigentlich MoO₂) und dient in dieser Form als Cofaktor der Sulfit-Oxidase. Um die Enzyme Xanthin-Oxidase (XOD) und Aldehyd-Oxidase zu aktivieren, wird noch ein weiterer Schritt, der Austausch eines der o.g. Sauerstoffatome gegen Schwefel benötigt. Es exisieren also zwei verschiedene Molybdän-Cofaktoren im Menschen.

Der Molybdän-Cofaktor wird zu Urothion abgebaut.

Literatur

Tetrahydrobiopterin: PMID 10727395

Molybdopterin: PMID 19675644 PMID 19623604 PMID 18092812 PMID 17351249 PMID 16261263 PMID 2522104

Weblinks

• KEGG: Folate biosynthesis - Homo sapiens (human)