peroxisomen

oxidativer metabolismus (anabolische und katabolisch)
einfache lipiddoppelschicht
ubiquität in eukaryoten
nicht ein  großes kompartiment,  viele kleine in der zelle
morphologie gewebeabhängig

enthält mind. eine oxidase und katalasen

oxidase: stellt H2O2 her
Katalse: spaltet H2O2
H2O2 hat zellzerstörende wirkungen -> kompartimentierung damit es nicht in cytosol kommt

katabolische:
Oxidation/ detoxifikation
beteilung an purin&pyrimindinbasen abbau
FS abbau
anabolisch:
gallensäure biosynthese
biosynthese plasmalogen

abbau H2O2, ethanol, glyoxylat
Katalse= homotetramer  aus 4UE, Häm kofaktor in jeder UE, schnellstes enzym des H2O2 abbau in 2 H2O + O2
Katalase setzt ethanol um mit H2O2 in H2O+ Acetaldehyd -> weiter verarbeitet in  Acetat unter NAD+ reduktion (ALDH) für citratzyklus

glykolat aus der pflanzlichen ernährung -> oxidiert zu glyoxylat (glykolat oxidase) -> nebenprodukt H2O2 wird im peroxisomen in H2O + O2 gespalten
glyoxylat wird zu glycin transaminiert und alanin zu pyruvat (Alanin-glyoxylat aminotransferase)

AGT mutiert, keine transaminierung von glyoxylat zu glycin -> ansammlung von glyoxylat -> oxidiert zu oxalat (dehydrogenase) -> wird oft zu Ca2+ oxalat, geht auf die niere

purin:
bei primaten zu harnsäure abgebaut
kann bei anderen lebewesen weiter abgebaut werden zb harnsäure -> allantoin bei vielen säugern (urat oxidase)
peroxisomen sind in unterschiedlichen organismen sehr unterschiedlich

alpha oxidation: nur in peroxisomen für verzweigtkettige FS
beta oxidation: peroxisomen und mitochondrien,  aber bei langen FS >26 C atomen nur im peroxisom

gleiche metabolite, andere enzyme:

• die enzyme können jeweils gestört sein aber selten
• lipidzusammensetzung der membran gestört
• neurologisches krankheitsbild weil membranidentität wichtig dafür
• zb blidnheit. taubheit hypotonie

abbau verzweigter FS wie phytol
findet statt damit eine rasterverschiebung stattfindet und die beta oxidation stattfinden kann, da das beta C durch die methylgruppe sterisch blockiert wird
FS wird im ER/Mito/zytosol zuerst akitiviert und dann ins peroxisomen importiert

hydroxylierung
decarboxylierung
oxidation
dadurch ist das alte beta C das neue alpha C
CoA wird drangefügt

wichtig bei verdauung
cholesterin wird im ER/mito erst zu THCA, dann aktiviert und ins peroxisomen eingeschleust

isomerisierung
oxidation (katalase baut H2O2 ab)
beta oxidation findet statt
cholsäure CoA kann durch transaminierung mit taurin oder glycin zu taurocholsäure oder glykocholsäure werden

= phospho etherlipid und wichtig fürs ZNS
macht 20% der lipidmasse aus und >50% im gehrin
hat keine esterbindung sondern etherbindung

2 typen RCDP typ2 und Typ3
DHAP acyl transferase oder Alkyl DHAP synthase betroffen
ähnliche phänotypen: wachstumsstörungen wie rhizomelie, neurologische störungen wir hypotonie

PMP= peroxisomales membranprotein i.d.R transporter
ABCD= transporter mit ATP bindungs cassette-> import unter energieverbrauch
Bei ABCD3-Defizienz= verminderte gallensäuresynthese, VLCFA & phytansäureakkumulation, Leberversagen

störung des VLCFA import
ABCD1 gen mutiert, normalerweise bindet substrat in transporter welcher ATP bindet und dreht -> konf. änderung = substrat wird transportiert
demyeliniserung im ZNS

protein wird im cytosol synthetisiert
besitzt 2 Arten von signalsequenz:

1. PTS1, C terminal (häufig)
2. PTS2, N terminal (selten)
3. sequenz ist notwendig und ausreichend um jedes protein ins peroxisomen zu importieren
4. import erfolgt fertig gefaltet und synthetisiert

PEX protein: löslicher import rezeptor im cytosol, erkennt die signalsequenz
nPTS: huckepack transport, nur eine fracht hat signalsequenz, die anderen nicht, können deswegen trotzdem importiert werden
PEX5: erkennt PTS1
PEX7: erkennt PTS2 reicht aber allein nicht
PEX5L: isoform des PEX5 und arbeitet als co rezeptor für PEX7
Docking komplex: aus PEX13, 14 und 17(bei hefe), membranständig und hat langen arm für erkennung und einfangen der PEX
PEX mit protein dockt an komplex

nicht ganz geklärt
1 modell:
PEX14 bildet eine translokationspore
PEX5 mit protein wandert durch aber PEX5 bleibt in der pore und bildet zusammen die pore mit PEX14
PEX bleibt in membran

PEX muss mono ubiquitiniert sein, was PEX1 und 6 erkennen
ubiquitin ligasen fügen ubiquitin ans PEX ran
E1 aktiviert ubiquitin
E2 fügt UB ans zielmolekül an
E3 (ring finger group) erkennt das membranständige PEX und vermittelt kontakt zws. E2 und Zielmoleküle
PEX1&6: geschwindigkeits bestimmender schritt
AAA ATPase
2 ringe übereinander gestapelt, ein ring je 6 UE abwechselnd PEX1 und 6
können unter ATP verbrauch kontrahieren und fädeln pumpenartig PEX5 ins cytosol
im cytosol wird das ubiquitin gespalten

oder abbau durch proteasome durch poly ubiquitinierung

1. protein bindet an rezeptor
2. docking an docking komplex
3. translokation -> protein geht ins lumen, PEX bleibt in der membran
4. ubiquitinierung des PEX
5. erkennung des UB von PEX1&6
6. PEX wird ins cytosol gepumpt
7. UB wird hydrolysiert

durch teilung oder ER

1. peroxisom rekrutiert PEX11beta -> krümmung induziert und membran ausstülpung
2. ausstülpung wächst aus zu membrantubus
3. bindnung Mff und Fis1 und rekrutierung DLP1 (GTPase, ringstruktur um einzuschnüren)
4. teilung in neue peroxisome

braucht kein mutter peroxisom dafür

1. Prä peroxisomale vesikel aus dem ER mit PEX16 und Mito mit PEX3
2. heterotypische vesikelfusion
3. PMP import in den vesikel
4. matrixprotein import  -> adulte peroxisomen
5. teilung

Typ1 der RCDP
mutation Pex7 gen was  PTS2 bindet
-> kein import von proteinen mit PTS2 sequenz
-> betroffen sind enzyme der alpha und beta oxidation, plasmalogen synthese
symptome: rhizomelie, verkalkung epiphyse, zerebrale atrophie

störung der PEX (alle können betroffen sein)
überlappende phänotypen:
• Zellweger Syndrom (ZS, schwerste Form)
• Neonatale Adrenoleukodystrophie (NALD)
• Infantiler Morbus Refsum  (IRD, minderschwerste Form)

braucht kein mutter peroxisom dafür
bei der hefe:
1. post translationaler import von docking faktoren und recycling faktoren ins ER
2. vesikel bildung und abschnürung von prä perosisomalen vesikeln mit jeweils einer art der faktoren
3. fusion der vesikel
4. matrix und membranproteine werden in den vesikel transportiert
5. kann sich dann durch teilung wieder proliferieren

enzyme der plasmalogen biosynthese im peroxisomen sind gestört
-> neurologische störung
-> wachstumsstörung