Allgemeines

Carnitin wird aus der Aminosäure Lysin gebildet. Es dient als Transportmittel für Fettsäuren über die innere Mitochondrienmembran.

Biosynthese von Carnitin aus Lysin

⇓	Subst.	( ⇑ )	Co.	Enzym	EC	EG	Erkr.
Protein-L-Lysin
S-Adenosylmethionin S-Adenosylhomocystein				Protein-Lysin-N-Methyltransferase	2.1.1.43	Tr
Protein-N6-Methyl-L-Lysin
S-Adenosylmethionin S-Adenosylhomocystein				Protein-Lysin-N-Methyltransferase	2.1.1.43	Tr
Protein-N6,N6- Dimethyl-L-Lysin
S-Adenosylmethionin S-Adenosylhomocystein				Protein-Lysin-N-Methyltransferase	2.1.1.43	Tr
Protein-N6,N6,N6- Trimethyl-L-Lysin
Protein				Peptid-Hydrolase	3.4.-.-	Hyd
N6,N6,N6- Trimethyl-L-Lysin
α-Ketoglutarat, O2 Succinat, CO2			Fe, Ascorbat	Trimethyllysin-Dioxygenase	1.14.11.8	Ox
3-Hydroxy-N6,N6,N6- Trimethyl-L-Lysin
Glycin			Pyridoxal- phosphat	Glycin-Hydroxymethyltransferase	2.1.2.1	Tr
4-Trimethylammonio- butanal
H2O, NAD+ NADH/H+				Aldehyd-Dehydrogenase (NAD+)	1.2.1.3	Ox	ALDH2-Def., Sjogren-Larsson-S.
				4-Trimethylammoniobutyraldehyd- Dehydrogenase	1.2.1.47
4-Trimethylammonio- butanoat
α-Ketoglutarat, O2 Succinat, CO2			Fe, Ascorbat	γ-Butyrobetain-Dioxygenase	1.14.11.1	Ox
Carnitin

Proteingebundens Lysin wird drei mal methyliert, wobei die Methylgruppe von S-Adenosylmethionin (SAM) stammt. Das Trimethyllysin wird dann durch eine Hydrolase abgespalten und Vitamin C-abhängig zum Hydroxy-Trimethyllysin hydroxyliert. Durch Abspaltung eines Glycins entsteht 4-Trimethylammoniobutanal. Dieses wird dann oxidiert und ein zweites Mal Vitamin C-abhängig hydroxyliert, so dass Carnitin entsteht.

Biologische Funktion

Carnitin dient als Carriermolekül für langkettige Fettsäuren, die erst an das Trägermolekül gekoppelt die innere Mitochondrienmembran überwinden können. Siehe unter β-Oxidation.

Pathobiochemie

Mögliche Defekte:

• Carnitin-O-Palmitoyltransferase-Defizienz: CPT1A-Defizienz, CPT1A-Defizienz
• Carnitin-Acylcarnitin-Translocase-Defizienz (CACT-Defizienz)
• Systemische primäre Carnitin-Defizienz - Defekt im Gen SLC22A5 (5q31.1), das für den sodium ion-dependent carnitine transporter OCTN2 kodiert. OMIM

Eine Defizienz des Carnitin-Systems führt zu einer Beeinträchtigung der beta-Oxidation.

Literatur

• Longo N, Amat di San Filippo C, Pasquali M. “Disorders of carnitine transport and the carnitine cycle”. Am J Med Genet C Semin Med Genet, 142C:77–85, May 2006. DOI:10.1002/ajmg.c.30087. PMID 16602102.
• Stanley CA. “Carnitine deficiency disorders in children”. Ann. N. Y. Acad. Sci., 1033:42–51, November 2004. DOI:10.1196/annals.1320.004. PMID 15591002.

Weblinks

• KEGG: Lysine degradation - Homo sapiens (human)