Allgemeines

Die essentiellen, proteinogenen Aminosäuren Leucin, Valin und Isoleucin besitzen eine aliphatische, verzweigte, lipophile Seitenkette.

Abbau der verzweigtkettigen Aminosäuren

⇓	Subst.	(⇑)	⇓	Subst.	(⇑)	⇓	Subst.	(⇑)	Co.	Enzym	EC/EG	Erkr.
L-Leucin			L-Valin			L-Isoleucin
α-KG Glu			α-KG Glu			α-KG Glu			Pyrid- oxal- Phos.	Verzweigtkettige- Aminosäuren- Transaminase	2.6.1.42 Tr
4-Methyl-2-ketopentanoat			3-Methyl-2-ketobutanoat			3-Methyl-2-ketopentanoat
CoA-SH, NAD+ CO2, NADH/H+			CoA-SH, NAD+ CO2, NADH/H+			CoA-SH, NAD+ CO2, NADH/H+			Thiamin- P2	Verzweigtkettige- α-Ketosäuren- Dehydrogenase- Komplex	1.2.4.4 Ox	MSUD I
											2.3.1.168 Tr	MSUD II
									FAD		1.8.1.4 Ox	MSUD III
3-Methyl-butanoyl-CoA (Isovaleryl-CoA)			2-Methyl-propionyl-CoA			2-Methyl-butanoyl-CoA
A AH2	1.(3.) (3.)	A AH2	A AH2	2.(3.) (3.)	A AH2	A AH2	2.(3.) (3.)	A AH2	FAD	1) Isovaleryl-CoA- Dehydrogenase 2) Butyryl-CoA- Dehydrogenase 3) Acyl-CoA- Dehydrogenase	1.3.8.4 Ox 1.3.8.1, 1.3.99.12 Ox 1.3.8.7 Ox	1) Isovalerianacidämie 2) SCAD- Def. 3) MCAD- Def.
3-Methylbut-2-enoyl-CoA			2-Methylprop-2-enoyl-CoA			2-Methylbut-2-enoyl-CoA
ATP, HCO3- ADP, Pi									Biotin	Methyl-crotonoyl- CoA-Carboxylase	6.4.1.4 Lig	MCC1-Def., MCC2-Def.
3-Methyl-glutaconyl-CoA
H2O	1.	H2O	H2O	2.		H2O	2.			1) Methyl- glutaconyl-CoA- Hydratase 2) Enoyl-CoA- Hydratase	4.2.1.18 Ly 4.2.1.17 Ly	1) MGA1
3-Hydroxy-3-methylglutaryl-CoA			(S)-3-Hydroxy-isobutyryl-CoA			(S)-3-Hydroxy-2-methylbutyryl-CoA
			H2O CoA-SH							3-Hydroxy- isobutyryl-CoA- Hydrolase	3.1.2.4 Hyd
			(S)-3-Hydroxy-isobutyrat
			NAD+ NADH/H+	1.,2.		NAD+ NADH/H+	2.,3.	NAD+ NADH/H+		1) 3-Hydroxy- isobutyrat- Dehydrogenase 2) 3-Hydroxy- acyl-CoA- Dehydrogenase 3) 3-Hydroxy- 2-Methylbutyryl- CoA- Dehydrogenase	1.1.1.31 Ox 1.1.1.35 Ox 1.1.1.178 Ox	2) HADH-Def.
			(S)-Methylmalonat- semialdehyd			2-Methyl-acetoacetyl-CoA
			CoA-SH, NAD+ CO2, NADH/H+	1.		CoA-SH	2., 3.			1) Methyl- malonat- semialdehyd- Dehydrogenase 2) Acetyl-CoA-C-Acetyltransferase 3) Acetyl-CoA- C-acyltransferase	1.2.1.27 Ox 2.3.1.9 Tr 2.3.1.16 Tr	1) MMSDHD 2) α-Methylaceto- acetacidurie
			Propionyl-CoA			Acetyl-CoA + Propionyl-CoA

Der Abbau der drei essentiellen verzweigtkettigen Aminosäuren ist sehr ähnlich, zu Anfang steht bei allen eine Transaminierung gefolgt von einer Dehydrierenden Decarboxylierung. Danach folgt die Dehydrierung der zweiten C-C-Bindung.

Der weitere Abbau gestaltet sich wie folgt:

1) L-Leucin-Abbauweg: Methylcrotonoyl-CoA (3-Methylbut-2-enoyl-CoA) wird unter ATP-Verbrauch carboxyliert und dann hydratisiert. Das Endprodukt β-Hydroxy-β-methylglutaryl-CoA (HMG-CoA) kann in die Ketonkörperbiosynthese (und darüber zu Acetyl-CoA abgebaut) oder in die Cholesterinbiosynthese eingeschleust werden.

2) L-Valin-Abbauweg: Methylpropenoyl-CoA wird hydratisiert, CoA-SH wird abgespalten, dann wird es zu Methylmalonatsemialdehyd dehydriert (= oxidiert). Dieses kann über Propionyl-CoA zu Succinyl-CoA abgebaut und in den Citratzyklus eingeschleust werden.

3) L-Isoleucin-Abbauweg: Methylbutenoyl-CoA wird hydratisiert, dehydriert und unter Verwendung eines Coenzym A in Acetyl-CoA und Propionyl-CoA gespalten.

Literatur

• Harris RA, Joshi M, Jeoung NH, Obayashi M. “Overview of the molecular and biochemical basis of branched-chain amino acid catabolism”. J. Nutr., 135:1527S–30S, June 2005. PMID 15930464.

Weblinks

• KEGG - Valine, leucine and isoleucine degradation - Homo sapiens (human)