Die mitochondriale Trifunktionsprotein-Komplex (TFP) ist ein enzymatischer Komplex in der inneren Membran der Mitochondrien, der aus drei verschiedenen Enzymaktivitäten besteht, die für den β-Oxidationsweg von Fettsäuren notwendig sind. Diese Enzyme sind:

1. Langkettige acyl-CoA-Dehydrogenase (LcAD)
2. Enoyl-CoA-Hydratase (ECH)
3. 3-Hydroxyacyl-CoA-Dehydrogenase (HACD)

Jedes dieser Enzyme katalysiert eine spezifische Reaktion während des Abbaus von langkettigen Fettsäuren zu kurzkettigeren Fettsäuren, die dann weiter oxidiert werden können, um Energie in Form von ATP zu produzieren. Defekte in diesem Proteinkomplex können zu verschiedenen Stoffwechselerkrankungen führen, wie z.B. der multiplen acyl-CoA-Dehydrogenase-Mangel (MADD) oder der schweren kombinierten Immundefizienz mit B-Zell-Fehlfunktion und erhöhtem Laktatspiegel im Blut (SCID-L).

Die mitochondriale Trifunktionale Proteine (TFPs) sind Komplexe, die aus drei verschiedenen Enzymaktivitäten bestehen, die für den Abbau langkettiger Fettsäuren in den Mitochondrien notwendig sind. Die α-Untereinheit des mitochondrialen Trifunktionalen Proteins ist ein Teil dieses Komplexes und katalysiert zwei der drei Enzymaktivitäten: die 3-Hydroxyacyl-CoA-Dehydrogenease (LCHAD) und die Enoyl-CoA-Hydratase. Die LCHAD-Aktivität ist für die Oxidation von langkettigen 3-Hydroxyacyl-CoAs notwendig, während die Enoyl-CoA-Hydratase-Aktivität die Hydratisierung von trans-2-Enoyl-CoAs katalysiert. Defekte in der α-Untereinheit des mitochondrialen Trifunktionalen Proteins können zu Stoffwechselstörungen führen, wie z.B. der multiplen Acyl-CoA-Dehydrogenase-Defizienz (MADD) oder der LCHAD-Defizienz, die sich in verschiedenen Symptomen manifestieren können, wie Muskelschwäche, Erbrechen, Lebererkrankungen und neurologischen Schäden.

Die mitochondriale Trifunktionale Protein-Untereinheit beta, auch bekannt als HADHB (3-Ketoacyl-CoA Thiolase/Enoyl-CoA Hydratase/3-Hydroxyacyl-CoA Dehydrogenase B), ist ein essentielles Enzym, das in der inneren Membran der Mitochondrien lokalisiert ist. Es spielt eine wichtige Rolle im Fettsäureoxidationsweg, indem es drei aufeinanderfolgende Reaktionsschritte katalysiert: die Dehydrierung von 3-Hydroxyacyl-CoA zu 3-Ketoacyl-CoA, die Hydratisierung von 3-Ketoacyl-CoA zu L-3-Hydroxyacyl-CoA und die NAD+-abhängige Oxidation von L-3-Hydroxyacyl-CoA zu 3-Ketoacyl-CoA. Durch diese katalytischen Aktivitäten ist HADHB an der Eliminierung von zwei Wasserstoffatomen aus den Fettsäuren beteiligt, was zur Energiegewinnung in Form von NADH und FADH2 führt. Defekte in diesem Gen können zu einer seltenen Stoffwechselerkrankung führen, die als multiples akutes Ataxie-Neuropathie-Syndrom (MADD) oder systemische Primäre Carnitinmangel (SCPD) bekannt ist.

Long-Chain-3-Hydroxyacyl-CoA Dehydrogenase (LCHAD) ist ein Enzym, das eine wichtige Rolle im Fettsäurestoffwechsel spielt. Es ist Teil des β-Oxidationsweges und katalysiert den dritten Schritt in der Oxidation von langkettigen gesättigten und ungesättigten Fettsäuren mit einer Kette von mehr als 12 Kohlenstoffatomen. Genauer gesagt, oxidiert LCHAD die 3-Hydroxyacyl-CoA-Ester zu 3-Ketoacyl-CoA-Ester und reduziert NAD+ zu NADH.

Defekte oder Mutationen im Gen, das für dieses Enzym codiert (HADHA), können zu einer Stoffwechselstörung führen, die als Long-Chain-3-Hydroxyacyl-CoA-Dehydrogenase-Mangel bekannt ist. Diese Erkrankung kann sich in verschiedenen Symptomen manifestieren, wie zum Beispiel Muskelschwäche, Hepatomegalie, Erbrechen, Lethargie und bei schweren Fällen auch Ketoazidose oder plötzlicher Kindstod. Betroffene Neugeborene können auch eine charakteristische Geruchsentwicklung aufweisen, die an ranzige Butter erinnert.

Die 3-Hydroxyacyl-CoA-Dehydrogenasen (3-HAD) sind ein Enzymkomplex, der eine wichtige Rolle in dem Stoffwechselprozess der β-Oxidation von Fettsäuren spielt. Genauer gesagt ist das Enzym verantwortlich für die dritte und vierte Reaktion dieser Stoffwechselfolge, bei der ein 3-Hydroxyacyl-CoA in ein 3-Ketoacyl-CoA umgewandelt wird. Dieser Prozess findet in der Matrix der Mitochondrien statt und ist ein wichtiger Schritt zur Energiegewinnung aus Fettsäuren.

Das Enzym besteht aus mehreren Untereinheiten, die jeweils durch verschiedene Gene codiert werden. Mutationen in den Genen, die für diese Untereinheiten codieren, können zu Stoffwechselstörungen führen, die als 3-HAD-Mangel bezeichnet werden. Diese Erkrankung kann sich klinisch sehr unterschiedlich manifestieren und geht häufig mit Muskelschwäche, Hepatopathie und Rhabdomyolyse einher.

Multienzymkomplexe sind Proteinkomplexe, die aus mehreren enzymatisch aktiven Untereinheiten bestehen, die zusammenarbeiten, um eine bestimmte biochemische Reaktion zu katalysieren. Diese Enzymkomplexe ermöglichen oft eine effizientere und koordiniertere Katalyse, indem sie Substrate direkt von einem aktiven Zentrum zum nächsten übertragen, ohne dass Zwischenprodukte freigesetzt werden müssen. Ein Beispiel für einen Multienzymkomplex ist der Pyruvatdehydrogenase-Komplex, der aus mehreren Untereinheiten besteht und drei aufeinanderfolgende Reaktionen katalysiert, die den Abbau von Pyruvat zu Acetyl-CoA ermöglichen.

Enoyl-CoA Hydratase ist ein Schlüsselenzym in der bakteriellen Fettsäuresynthese (FAS II) und der menschlichen Fettsäureoxidation. Es katalysiert die Addition von Wasser an die Doppelbindung eines Enoyl-CoA-Moleküls, wodurch ein 3-Hydroxyacyl-CoA-Molekül entsteht. Dieser Reaktionsschritt ist ein wichtiger Schritt in der Synthese und Oxidation von Fettsäuren in verschiedenen Organismen. Mutationen in diesem Gen können zu Stoffwechselstörungen führen, wie beispielsweise der multiplen autosomal-rezessiven Hypercholesterinämie Typ 3 (MADD).

Acetyl-CoA-C-Acyltransferase ist ein Enzym, das an der Fettsäureoxidation beteiligt ist. Genauer gesagt katalysiert es die Übertragung einer Fettsäure von Acyl-CoA auf Carnitin, um Acylcarnitin zu bilden. Dieser Reaktionsschritt ist notwendig, damit die Fettsäuren in die Mitochondrien transportiert und dort weiter abgebaut werden können. Es gibt mehrere Isoformen von Acetyl-CoA-C-Acyltransferase, die in verschiedenen Organellen und Geweben vorkommen.

Angeborene Störungen des Lipidstoffwechsels sind eine Gruppe von Erkrankungen, die aufgrund genetischer Mutationen auftreten und zu einer Stoffwechselstörung von Fetten (Lipiden) führen. Diese Erkrankungen können in der Leber, im Gehirn oder in anderen Organen Schäden verursachen und sind oft mit erhöhten Konzentrationen von Cholesterin oder Triglyceriden im Blut verbunden.

Es gibt verschiedene Arten von angeborenen Störungen des Lipidstoffwechsels, wie zum Beispiel:

* Hypercholesterinämien: Hierbei handelt es sich um Erkrankungen, die zu einem Anstieg des Cholesterinspiegels im Blut führen. Eine bekannte Form ist die familiäre Hypercholesterinämie, bei der eine Genmutation dazu führt, dass der Körper nicht in der Lage ist, überschüssiges Cholesterin aus dem Blut zu entfernen.
* Hypertriglyceridämien: Diese Erkrankungen verursachen einen Anstieg des Triglyceridspiegels im Blut. Eine bekannte Form ist die familiäre Hypertriglyceridämie, bei der eine Genmutation dazu führt, dass der Körper nicht in der Lage ist, überschüssige Triglyceride aus dem Blut zu entfernen.
* Lipoproteinlipase-Mangel: Dies ist eine seltene Erkrankung, bei der ein Enzymmangel dazu führt, dass Fette aus der Nahrung nicht richtig verdaut und aufgenommen werden können.
* Abetalipoproteinämie: Hierbei handelt es sich um eine seltene Erkrankung, bei der der Körper nicht in der Lage ist, Lipoproteine zu bilden, die für den Transport von Fetten im Blut erforderlich sind.

Die Behandlung dieser Erkrankungen hängt von der Art und Schwere der Erkrankung ab. In einigen Fällen kann eine Ernährungsumstellung oder Medikamente helfen, den Cholesterin- oder Triglyceridspiegel im Blut zu senken. In schwereren Fällen kann eine Operation erforderlich sein. Es ist wichtig, dass Menschen mit diesen Erkrankungen regelmäßig von einem Arzt untersucht werden, um sicherzustellen, dass sie richtig behandelt werden und Komplikationen vermieden werden.

Format-Tetrahydrofolat-Ligase, auch bekannt als FTHFL oder Formiminotetrahydrofolat-Synthetase, ist ein enzymatisches Protein, das am Ein-Band-Weg des Aminosäurestoffwechsels beteiligt ist. Genauer gesagt katalysiert dieses Enzym die Reaktion von Formiminotetrahydrofolat (eine Derivat von Tetrahydrofolat) mit Glutaminsäure zu Glutamat und 5,10-Methylen-Tetrahydrofolat.

Die Format-Tetrahydrofolat-Ligase spielt eine wichtige Rolle bei der Regeneration von Tetrahydrofolat, einem Coenzym, das für die Synthese und Methylierung verschiedener Substrate im Stoffwechsel benötigt wird. Eine Fehlfunktion dieses Enzyms kann zu Störungen des Aminosäurestoffwechsels führen und ist mit verschiedenen Erkrankungen assoziiert, wie zum Beispiel neurologischen Störungen und Krebs.

Die Langketten-Acyl-CoA-Dehydrogenase (LCAD) ist ein Enzym, das eine wichtige Rolle im Fettsäurestoffwechsel spielt. Es ist an der beta-Oxidation von langkettigen Fettsäuren beteiligt, einem Stoffwechselweg zur Energiegewinnung aus Fetten. Das Enzym katalysiert den ersten Schritt in diesem Prozess, bei dem eine langkettige Fettsäure in Form eines Acyl-CoA-Moleküls zu einem Trans-2-Enoyl-CoA umgewandelt wird. Dieser Reaktionsschritt beinhaltet die Desaturierung und Dehydrogenierung des Acyl-CoA-Moleküls, wobei FAD als Elektronenakzeptor dient.

Defekte in dem Gen, das für LCAD kodiert, können zu Stoffwechselstörungen führen, die als Langketten-Acyl-CoA-Dehydrogenase-Mangel (LCAD-Mangel) bekannt sind. Diese Erkrankung kann sich in unterschiedlicher Schwere manifestieren und ist mit verschiedenen Symptomen wie Hepatomegalie, Muskelschwäche, Rhabdomyolyse, hypoglykämischen Krisen und kardiologischen Manifestationen assoziiert. LCAD-Mangel wird autosomal rezessiv vererbt und ist eine seltene Erkrankung.