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Lexikon der Biologie: Lysin

Lysin s [von *lys- ], α,ε-Diaminocapronsäure, Abk. Lys oder K, in fast allen Proteinen (besonders in basischen) enthaltene essentielle Aminosäure ( vgl. Abb. ), die wegen ihrer basischen Seitenkette zu den basischen Aminosäuren gerechnet wird (Synthese und Abbau von Lysin: vgl. Abb. und Kleindruck). Lysin wird durch spezielle Fermentationsprozesse großtechnisch gewonnen (Biotechnologie) und findet Verwendung als Futtermittelzusatz und zur Aufwertung Lysin-armer pflanzlicher Nahrungsproteine. Cadaverin, Histone, Hunger-Codon, Lysin-Intoleranz, Trypsin; ä Aminosäuren .



Lysin

Synthese: Lysin (die Abb. zeigt die zwitterionische Form) wird über 2 Hauptwege synthetisiert: den Diaminopimelinsäure-Weg (bei Bakterien und Höheren Pflanzen) und den Aminoadipinsäure-Weg (bei vielen Pilzen).
Der Diaminopimelinsäure-Weg beginnt mit Aspartat, das von einer Aspartat-Kinase in Aspartylphosphat überführt wird. Im nächsten Schritt entsteht Aspartatsemialdehyd, der unter Pyruvat-Eintritt – katalysiert von der Dihydrodipicolinat-Synthase – in 2,3-Dihydrodipicolinsäure umgewandelt wird. Die Δ1-Piperidein-2,6-Dicarboxylat-Dehydrogenase katalysiert die anschließende Reaktion zu Δ1-Piperidein-2,6-Dicarboxylat, das unter Succinyl-CoA-Eintritt in N-Succinyl-2-Amino-6-Keto-L-Pimelinsäure überführt wird. In einer Transaminase-Reaktion (Succinyl-Diaminopimelat-Transaminase) entsteht N-Succinyl-L,L-2,6-Diaminopimelinsäure. Die Succinyl-Diaminopimelat-Desuccinylase katalysiert die weitere Reaktion zu L,L,α,ε-Diaminopimelinsäure. Die Diaminopimelat-Epimerase katalysiert die sich anschließende Reaktion zu meso-α,ε-Diaminopimelinsäure, die im letzten Schritt unter CO2-Abspaltung (Diaminopimelat-Decarboxylase) in L-Lysin überführt wird.
Der Aminoadipinsäure-Weg startet mit α-Ketoglutarat, das unter Acetyl-CoA-Eintritt in Homocitronensäure überführt wird. Diese Reaktion katalysiert die Homocitrat-Synthase. Die Homoaconitat-Hydratase katalysiert die Umwandlung zur Homoisocitronensäure, die in einer Dehydrogenase Reaktion in Oxalglutarsäure umgewandelt wird; eine CO2-Abspaltung führt zur α-Ketoadipinsäure, die in einer Transaminase-Reaktion (Aminoadipat-Transaminase) in α-Aminoadipinsäure überführt wird. Die Aminoadipatsemialdehyd-Dehydrogenase katalysiert den nächsten Schritt zu α-Aminoadipinsäuresemialdehyd, der in einer Reaktion, die von der Saccharopin-Dehydrogenase katalysiert wird, in Saccharopin überführt wird. Eine andere Dehydrogenase katalysiert schließlich den letzten Schritt zu L-Lysin.
Abbau: Lysin wird zu Acetoacetyl-CoA abgebaut. Ein wichtiges Zwischenprodukt ist hierbei L,α-Aminoadipinsäuresemialdehyd, der auf 2 Wegen entstehen kann. Einer dieser Wege führt über α-Keto-ε-Aminocapronsäure und anschließende Zyklisierung, der andere über Saccharopin zu L-α-Aminoadipinsäuresemialdehyd. Eine Dehydrogenase katalysiert die Reaktion zu α-Aminoadipinsäure, die zur α-Ketoadipinsäure transaminiert wird. Eine α-Ketosäure-Dehydrogenase katalysiert die Reaktion zu Glutaryl-CoA, das im nächsten Schritt – katalysiert von der Glutaryl-CoA-Dehydrogenase – in Glutaconyl-CoA überführt wird. Nach CO2-Abspaltung entsteht Crotonyl-CoA, das von der Enoyl-CoA-Hydratase in β-Hydroxybutyryl-CoA überführt wird. Den letzten Schritt zu Acetoacetyl-CoA katalysiert schließlich die β-Hydroxyacyl-CoA-Dehydrogenase.

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