Isocitrat-Dehydrogenase

Die mitochondriale Isocitrat-Dehydrogenase (EC 1.1.1.41, CAS-Nr. 9001-58-5) ist ein NAD⁺ und Mn²⁺ bzw. Mg²⁺-abhängiges Enzym, das die Oxidation von Isocitrat zu α-Ketoglutarat katalysiert.

Datei:Isocitratdehydrogenase3.png Abb.1: Reaktionsmechanismus

Abb.2: Quartärstruktur (schematisch) mit gebundenem Isocitrat (magenta) und NAD+ (weiß). Untereinheit 1: rote Helices, gelbe Faltblätter, Untereinheit 2: cyanfarbene Helices, magentafarbene Faltblätter

Abb.3: Ausschnitt aus Untereinheit 1: katalytisches Zentrum mit Mg2+-Ion; der Aminosäurerest ASP-283 stammt aus der Untereinheit 2

Die im ersten Schritt erfolgende Oxidation des Isocitrats 1 liefert neben NADH die 2-Oxocarbonsäure Oxalsuccinat 2, welche als zweizähniger Ligand über die Ketogruppe und die dazu alphaständige Carboxylgruppe das Metallion (Mn²⁺ oder Mg²⁺) komplexiert. Dadurch bedingt wird die Carbonylfunktion polarisiert, was die Neigung der betaständigen Carboxylgruppe zur Decarboxylierung immens erhöht, so dass sich im nun folgenden Decarboxylierungsschritt die über die Komplexbildung stabilisierte Enolform des 2-Oxoglutarats 3 bildet. Nach Protonierung wird das 2-Oxoglutarat 4 freigesetzt. Die mitochondriale NAD⁺-abhängige Isocitrat-Dehydrogenase kann im Gegensatz zur NADP⁺-abhängigen kein Oxalsuccinat als Substrat binden, um 2-Oxoglutarat zu bilden.

Datenbanken

• IUBMB: Enzyme 1.1.1.41 - http://www.chem.qmul.ac.uk/iubmb/enzyme/EC1/1/1/41.html