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<!DOCTYPE html>

<title>Aconitase</title>

</head>

<h1 id="firstHeading" class="firstHeading mw-first-heading"><span class="mw-page-title-main">Aconitase</span></h1>

</header>

</div>

<th colspan="3" style="background:#90EE90; color:#202122;">Aconitase

</th></tr>

</td></tr>

<tr>

<td colspan="3" class="hintergrundfarbe1" style="text-align:center; font-size:smaller; font-weight:bold;">Abb. 1: <a href="Terti%C3%A4rstruktur" title="Tertiärstruktur">Tertiärstruktur</a> der mAc des Rinds, <i><a href="Bos_taurus" class="mw-redirect" title="Bos taurus">Bos taurus</a></i>, mit gebundenem α-Methylisocitrat (Kalotte rechts) neben Fe-S-Cluster nach <a href="Protein_Data_Bank" title="Protein Data Bank">PDB</a> <a rel="nofollow" class="external text" href="https://www.rcsb.org/structure/1AMI">1AMI</a>

</td></tr>

<tr>

<p>Vorhandene Strukturdaten: <span class=""><a rel="nofollow" class="external text" href="https://www.rcsb.org/structure/2b3x">2b3x</a></span>, <span class=""><a rel="nofollow" class="external text" href="https://www.rcsb.org/structure/2b3y">2b3y</a></span>

</p>

</td></tr>

<tr>

<th colspan="3" style="background:#90EE90; color:#202122;;">Eigenschaften des menschlichen Proteins

</th></tr>

<tr>

<td><a href="Molare_Masse" title="Molare Masse">Masse</a>/Länge <a href="Prim%C3%A4rstruktur" title="Primärstruktur">Primärstruktur</a>

</td>

<td colspan="2" style="text-align:center;">889 Aminosäuren

</td></tr>

<tr>

<td><a href="Sekund%C3%A4rstruktur" title="Sekundärstruktur">Sekundär-</a> bis <a href="Quart%C3%A4rstruktur" title="Quartärstruktur">Quartärstruktur</a>

</td>

<td colspan="2" style="text-align:center;">Monomer

</td></tr>

<tr>

<td><a href="Koenzym" class="mw-redirect" title="Koenzym">Kofaktor</a>

</td>

<td colspan="2" style="text-align:center;">[4Fe-4S]

</td></tr>

<tr>

<th colspan="3" style="background:#90EE90; color:#202122;">Bezeichner

</th></tr>

<tr>

<td><a href="Human_Genome_Organisation" title="Human Genome Organisation">Gen-Namen</a>

</td>

<td colspan="2" class="" style="text-align:center;"><i><a rel="nofollow" class="external text" href="https://www.genenames.org/tools/search/#!/all?query=117">ACO1</a></i>, IREB1, IRP1, IREBP, <i><a rel="nofollow" class="external text" href="https://www.genenames.org/data/gene-symbol-report/#!/hgnc_id/HGNC:118">ACO2</a></i>

</td></tr>

<tr>

<td>Externe IDs

</td>

<li><a href="UniProt" title="UniProt">UniProt</a> <a rel="nofollow" class="external text" href="https://www.uniprot.org/uniprotkb/P21399">P21399</a></li>

<li><a href="CAS-Nummer" title="CAS-Nummer">CAS-Nummer</a>: <span title="Untervorlage eingebunden: CASRN"></span><span class="KeinCASLink" title="CAS-Nummer ohne Common-Chemistry-Eintrag">9024-25-3</span><span class="editoronly" style="display:none;"></span></li></ul>

</td></tr>

<tr>

<th colspan="3" style="background:#90EE90; color:#202122;">Enzymklassifikation

</th></tr>

<tr>

<td><a href="EC-Nummer" title="EC-Nummer">EC, Kategorie</a>

</td>

<td colspan="2" class="" style="text-align:center;"><a rel="nofollow" class="external text" href="https://www.brenda-enzymes.org/enzyme.php?ecno=4.2.1.3">4.2.1.3</a>, <a href="Lyase" class="mw-redirect" title="Lyase">Lyase</a>

</td></tr>

<tr>

<td>Reaktionsart

</td>

<td colspan="2" style="text-align:center;"><a href="Umlagerung" title="Umlagerung">Umlagerung</a>

</td></tr>

<tr>

<td>Substrat

</td>

<td colspan="2" style="text-align:center;">Citrat

</td></tr>

<tr>

<td>Produkte

</td>

<td colspan="2" style="text-align:center;">Isocitrat

</td></tr>

<tr>

<th colspan="3" style="background:#90EE90; color:#202122;">Vorkommen

</th></tr>

<tr>

<td style="background:#C3FDB8; color:#202122;">Homologie-Familie

</td>

<td colspan="2" style="text-align:center;"><a rel="nofollow" class="external text" href="http://hogenom.univ-lyon1.fr/query_sequence?seq=P21399">zyt. Aconitase</a>

</td></tr>

<tr>

<td style="background:#C3FDB8; color:#202122;">Übergeordnetes <a href="Taxon" title="Taxon">Taxon</a>

</td>

<td colspan="2" style="text-align:center;"><a href="Lebewesen" title="Lebewesen">Lebewesen</a>

</td></tr>

</tbody></table><p><span class="editoronly" style="display:none;"></span>

</p><p><b>Aconitase (ACO)</b> (genauer: <b>Aconitat-Hydratase</b>) heißen <a href="Enzym" title="Enzym">Enzyme</a>, die die Umwandlung von <a href="Citrat" class="mw-redirect" title="Citrat">Citrat</a> oder <a href="Isocitronens%C3%A4ure" title="Isocitronensäure">Isocitrat</a> in <a href="Aconits%C3%A4ure" title="Aconitsäure">Aconitat</a> und umgekehrt <a href="Katalyse" title="Katalyse">katalysieren</a>. Es ist ein unentbehrliches Enzym des <a href="Citratzyklus" title="Citratzyklus">Citratzyklus</a> und des <a href="Glyoxylatzyklus" title="Glyoxylatzyklus">Glyoxylatzyklus</a>. Aconitase kommt in allen <a href="Eukaryoten" title="Eukaryoten">Eukaryoten</a> und <a href="Bakterien" title="Bakterien">Bakterien</a> im <a href="Zytosol" class="mw-redirect" title="Zytosol">Zytosol</a> vor. <a href="Mehrzellige_Tiere" class="mw-redirect" title="Mehrzellige Tiere">Mehrzellige Tiere</a> haben eine zusätzliche Kopie der ACO im <a href="Mitochondrium" title="Mitochondrium">Mitochondrium</a>. Bei <a href="S%C3%A4ugetiere" title="Säugetiere">Säugetieren</a> und Bakterien schließlich hat sich die zytosolische ACO weiterentwickelt und die zusätzliche Rolle eines <a href="Translation_(Biologie)" title="Translation (Biologie)">Translations</a>-<a href="Repressor" title="Repressor">Repressors</a> angenommen, der eine zentrale Rolle im <a href="Eisenstoffwechsel" class="mw-redirect" title="Eisenstoffwechsel">Eisenstoffwechsel</a> spielt. Mutationen am <a href="Eisen-Schwefel-Cluster-Ger%C3%BCstprotein" title="Eisen-Schwefel-Cluster-Gerüstprotein">Eisen-Schwefel-Cluster-Gerüstprotein</a> (ISCU) können zur seltenen Krankheit Aconitasemangel führen, da die ACO-Funktion von der Anwesenheit des Cluster abhängig ist.<sup id="cite_ref-1" class="reference"><a href="#cite_note-1"><span class="cite-bracket">[</span>1<span class="cite-bracket">]</span></a></sup>

</p><p>Das katalysierte Gleichgewicht lautet:

</p>

</mstyle>

</mrow>

<annotation encoding="application/x-tex">{\displaystyle \rightleftharpoons }</annotation>

</semantics>

</math></span><img src="./_assets_/eb734a37dd21ce173a46342d1cc64c92/1c37b981df851b9e54e489e017b1481e37d418f3.svg" class="mwe-math-fallback-image-inline mw-invert skin-invert" aria-hidden="true" style="vertical-align: -0.338ex; width:2.324ex; height:1.843ex;" alt="{\displaystyle \rightleftharpoons }" loading="lazy"></span> <span typeof="mw:File"></span> + H<sub>2</sub>O</li>

</mstyle>

</mrow>

<annotation encoding="application/x-tex">{\displaystyle \rightleftharpoons }</annotation>

</semantics>

<p>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).

</p><p>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 <a href="Ortholog" class="mw-redirect" title="Ortholog">ortholog</a>. Im Ganzen gibt es also drei phylogenetische Kategorien.

</p><p>Die Anwesenheit des <a href="Eisen-Schwefel-Cluster" title="Eisen-Schwefel-Cluster">Eisen-Schwefel-Cluster</a>-<a href="Coenzym" class="mw-redirect" title="Coenzym">Kofaktors</a> entscheidet über die Funktion der Aconitase-1. Im Citratzyklus katalysiert sie so die reversible Umlagerung des <a href="Citrat" class="mw-redirect" title="Citrat">Citrats</a> über das intermediär enzymgebundene <a href="Aconits%C3%A4ure" title="Aconitsäure"><i>cis</i>-Aconitat</a> zum <a href="Isocitrat" class="mw-redirect" title="Isocitrat">Isocitrat</a>. Aconitase-1 ohne den Eisencluster bindet an <a href="Iron_Response_Element" title="Iron Response Element">Iron Response Elements</a> (IRE) in mehreren <a href="RNA" class="mw-redirect" title="RNA">RNAs</a> und reguliert so die <a href="Translation_(Biologie)" title="Translation (Biologie)">Translation</a> von <a href="Ferritin" title="Ferritin">Ferritin</a>, der <a href="%CE%94-Aminol%C3%A4vulinatsynthase" title="Δ-Aminolävulinatsynthase">δ-Aminolävulinatsynthase</a> und des <a href="Transferrin-Rezeptor" class="mw-disambig" title="Transferrin-Rezeptor">Transferrin-Rezeptors</a> (Abb. unten).<sup id="cite_ref-2" class="reference"><a href="#cite_note-2"><span class="cite-bracket">[</span>2<span class="cite-bracket">]</span></a></sup>

</p>

<div class="mw-heading mw-heading2"><h2 id="Biosynthese">Biosynthese</h2></div>

<p>Das menschliche <i>ACO1</i>-<a href="Gen" title="Gen">Gen</a> liegt auf <a href="Chromosom_9_(Mensch)" title="Chromosom 9 (Mensch)">Chromosom 9</a> und erstreckt sich über 66.220 Basenpaare und 21 <a href="Exon" title="Exon">Exons</a>. Die <a href="MRNA" title="MRNA">mRNA</a> ist 3.533 Basen lang und durch <a href="Translation_(Biologie)" title="Translation (Biologie)">Translation</a> und <a href="Posttranslationale_Modifikation" title="Posttranslationale Modifikation">posttranslationale Modifikation</a> entsteht das Protein mit 889 <a href="Aminos%C3%A4uren" title="Aminosäuren">Aminosäuren</a>.<sup id="cite_ref-3" class="reference"><a href="#cite_note-3"><span class="cite-bracket">[</span>3<span class="cite-bracket">]</span></a></sup>

</p><p>Das <i>ACO2</i>-Gen liegt auf <a href="Chromosom_22_(Mensch)" title="Chromosom 22 (Mensch)">Chromosom 22</a> und das endgültige Protein enthält 753 Aminosäuren.<sup id="cite_ref-4" class="reference"><a href="#cite_note-4"><span class="cite-bracket">[</span>4<span class="cite-bracket">]</span></a></sup>

</p>

<div class="mw-heading mw-heading2"><h2 id="Struktur">Struktur</h2></div>

<p>Das Protein faltet sich zu vier Domänen, von denen drei eng miteinander verknüpft sind. Die vierte bildet mit den anderen drei eine Tasche, in der die Katalyse stattfindet.

Für die katalytische Aktivität zeichnet die spezifische Konformation des Enzyms mit dem [4Fe-4S]-Cluster und mehreren Aminosäureresten verantwortlich, welche die Reaktion stereospezifisch vom <a href="Achiral" class="mw-redirect" title="Achiral">achiralen</a> Citrat ausschließlich zum (1<i>S</i>,2<i>R</i>)-Isocitrat ablaufen lässt.

</p><p>Mitochondrielle Aconitase enthält, an die Cysteinreste-385, -458 und -461 gebunden, einen Eisen-Schwefel-Cluster [4Fe-4S], der ausschlaggebend für die katalytische Aktivität ist. Im inaktiven Zustand fehlt dem Cluster das vierte Eisenatom, dieses ist nur locker gebunden und hat zunächst die <a href="Koordinationszahl" title="Koordinationszahl">Koordinationszahl</a> 4: drei Schwefelatome und ein Hydroxidion (von Wasser) als Bindungspartner (siehe Abb. 2). In der katalytischen Phase erhöht sie sich auf 6, es werden dann zusätzlich Isocitrat und ein weiteres Wassermolekül gebunden.<sup id="cite_ref-5" class="reference"><a href="#cite_note-5"><span class="cite-bracket">[</span>5<span class="cite-bracket">]</span></a></sup>

</p><p>Abb. 1 zeigt die <a href="Kristallstrukturanalyse" title="Kristallstrukturanalyse">röntgenkristallographisch</a> ermittelte Tertiärstruktur der mAc mit gebundenem α-Methylisocitrat (einem ACO-Hemmer). Im aktiven Zentrum befindet sich der [4Fe-4S]-Cluster, der zusammen mit Seitenketten polarer Aminosäuren, hauptsächlich Arginin-Reste, das Substrat bindet.

</p>

<div class="mw-heading mw-heading2"><h2 id="Katalysiertes_Gleichgewicht">Katalysiertes Gleichgewicht</h2></div>

</p><p>Citrat wird zu <i>cis</i>-Aconitat und dieses zu <small>L</small>-<i>threo</i>-Isocitrat (1<i>S</i>,2<i>R</i>-Isocitrat) umgewandelt, und umgekehrt. Der letzte Schritt ist <a href="Stereoselektiv" class="mw-redirect" title="Stereoselektiv">stereoselektiv</a>. Unter <a href="Standardbedingungen" title="Standardbedingungen">Standardbedingungen</a> liegen 91 % Citrat, 3 % <i>cis</i>-Aconitat und 6 % Isocitrat im Gleichgewicht vor. Die nachfolgenden Erläuterungen zum Reaktionsablauf wurden zwar ausschließlich aus Untersuchungen an mitochondrieller Aconitase gewonnen, sind jedoch aufgrund der Ähnlichkeit der Struktur auf zytosolische ACO übertragbar.

</p>

<p>Gehen wir von der Isocitrat-Seite aus, wird zunächst Isocitrat mittels zweier seiner Hydroxygruppen an das vierte Eisenatom des Clusters gebunden (s. Abb.). Das am Eisen bereits vorher gebundene Hydroxid wechselt seine Wasserstoffbrückenbindung von Asp-100 zu His-167. Asp-100 bildet nun eine Brücke zum Hydroxy des Isocitrat. Die Wasserstoffatome des Hydroxids und der Hydroxygruppe bilden ihrerseits Brücken zu den Sauerstoffatomen von Asp-165.

</p>

<p>Durch das deprotonierte Ser-642 findet eine weitläufige Elektronenübertragung hin zum His-101 statt. Dabei erhält Ser-642 ein Proton und das Eisenatom eine zweite Hydroxygruppe (s. Abb.), die im zweiten Teil der Reaktion, der Hydratisierung von Aconitat, wiederverwendet werden. Asp-165 ist ausschlaggebend für die Bindung der Hydroxygruppen am Eisenatom.

</p>

<div class="mw-heading mw-heading2"><h2 id="Literatur">Literatur</h2></div>

<ul><li>M. Claire Kennedy und Helmut Beinert: <cite style="font-style:italic">IX.4. Aconitase</cite>. In: Ivano Bertini, Harry B. Gray, Edward I. Stiefel, Joan Selverstone Valentine (Hrsg.): <cite style="font-style:italic">Biological Inorganic Chemistry: Structure and Reactivity</cite>. University Science Books, Herndon 2006, ISBN 1-891389-43-2, <span style="white-space:nowrap">S.<span style="display:inline-block;width:.2em"> </span>209<span style="display:inline-block;width:.2em"> </span>ff</span>.<span class="Z3988" title="ctx_ver=Z39.88-2004&rft_val_fmt=info%3Aofi%2Ffmt%3Akev%3Amtx%3Abook&rfr_id=info:sid/de.wikipedia.org:Aconitase&rft.atitle=IX.4.+Aconitase&rft.au=M.+Claire+Kennedy+und+Helmut+Beinert&rft.btitle=Biological+Inorganic+Chemistry%3A+Structure+and+Reactivity&rft.date=2006&rft.genre=book&rft.isbn=1891389432&rft.pages=209+ff&rft.place=Herndon&rft.pub=University+Science+Books" style="display:none"> </span></li></ul>

<div class="mw-heading mw-heading2"><h2 id="Weblinks">Weblinks</h2></div>

<div class="sisterproject" style="margin:0.1em 0 0 0;"><div class="noviewer" style="display:inline-block; line-height:10px; min-width:1.6em; text-align:center;" aria-hidden="true" role="presentation"><span class="mw-default-size" typeof="mw:File"><span title="Wikibooks"></span></span></div><b><a href="https://de.wikibooks.org/wiki/Biochemie_und_Pathobiochemie:_Citratzyklus" class="extiw external" title="b:Biochemie und Pathobiochemie: Citratzyklus">Wikibooks: Biochemie und Pathobiochemie: Citratzyklus</a></b> – Lern- und Lehrmaterialien</div>

<ul><li>Interpro: <a rel="nofollow" class="external text" href="https://www.ebi.ac.uk/interpro/potm/2007_5/Page1.htm">Protein Of The Month: <i>Aconitase.</i></a></li>

<li>PDB: <a rel="nofollow" class="external text" href="http://pdb.rcsb.org/pdb/static.do?p=education_discussion/molecule_of_the_month/pdb89_1.html">Molecule Of The Month: <i>Aconitase and Iron Regulatory Protein 1.</i></a></li></ul>

<div class="mw-heading mw-heading2"><h2 id="Einzelnachweise">Einzelnachweise</h2></div>

<li id="cite_note-1"><span class="mw-cite-backlink"><a href="#cite_ref-1">↑</a></span> <span class="reference-text">Eintrag zu <a rel="nofollow" class="external text" href="https://www.orpha.net/de/disease/detail/43115"><i>Hereditäre Myopathie mit Laktatazidose durch ISCU-Mangel.</i></a> In: <i><a href="Orphanet" title="Orphanet">Orphanet</a></i> (Datenbank für seltene Krankheiten)<span class="editoronly" style="display:none;"></span></span>

</li>

<li id="cite_note-2"><span class="mw-cite-backlink"><a href="#cite_ref-2">↑</a></span> <span class="reference-text"><a rel="nofollow" class="external text" href="https://omim.org/entry/100880"><i>Aconitase.</i></a> In: <i><span lang="en"><a href="Online_Mendelian_Inheritance_in_Man" title="Online Mendelian Inheritance in Man">Online Mendelian Inheritance in Man</a></span>.</i> (englisch)<span class="editoronly" style="display:none;"></span>.</span>

</li>

<li id="cite_note-3"><span class="mw-cite-backlink"><a href="#cite_ref-3">↑</a></span> <span class="reference-text"><a rel="nofollow" class="external text" href="http://www.germonline.org/Homo_sapiens/geneview?gene=ENSG00000122729">ENSEMBL-Eintrag</a></span>

</li>

<li id="cite_note-4"><span class="mw-cite-backlink"><a href="#cite_ref-4">↑</a></span> <span class="reference-text"><a href="UniProt" title="UniProt">UniProt</a> <a rel="nofollow" class="external text" href="https://www.uniprot.org/uniprotkb/Q99798">Q99798</a></span>

</li>

<li id="cite_note-5"><span class="mw-cite-backlink"><a href="#cite_ref-5">↑</a></span> <span class="reference-text">Robbins AH, Stout CD: <cite class="lang" lang="en" dir="auto" style="font-style:italic">Structure of activated aconitase: formation of the [4Fe-4S] cluster in the crystal</cite>. In: <cite class="lang" lang="en" dir="auto" style="font-style:italic">Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A.</cite> 86. Jahrgang, <span style="white-space:nowrap">Nr.<span style="display:inline-block;width:.2em"> </span>10</span>, Mai 1989, <span style="white-space:nowrap">S.<span style="display:inline-block;width:.2em"> </span>3639–3643</span>, <a class="external mw-magiclink-pmid" rel="nofollow" href="https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/2726740?dopt=Abstract">PMID 2726740</a>, <a rel="nofollow" class="external text" href="https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC287193/">PMC 287193</a> (freier Volltext) – (englisch).<span class="Z3988" title="ctx_ver=Z39.88-2004&rft_val_fmt=info%3Aofi%2Ffmt%3Akev%3Amtx%3Ajournal&rfr_id=info:sid/de.wikipedia.org:Aconitase&rft.atitle=Structure+of+activated+aconitase%3A+formation+of+the++cluster+in+the+crystal&rft.au=Robbins+AH%2C+Stout+CD&rft.date=1989-05&rft.genre=journal&rft.issue=10&rft.jtitle=Proc.+Natl.+Acad.+Sci.+U.S.A.&rft.pages=3639-3643&rft.pmc=287193&rft.pmid=2726740&rft.volume=86.+Jahrgang" style="display:none"> </span></span>

</li>

</ol></div><div><div class="zim-footer">

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