Unter dem Begriff Hämsynthese fasst man die biochemischen Prozesse zusammen, die zur Bildung der Komplexverbindung Häm führen.
Der erste Schritt wird durch die δ-Aminolävulinsäure-Synthase (δ-ALAS) mit Pyridoxalphosphat als Coenzym katalysiert. Succinyl-CoA reagiert mit Glycin unter Abspaltung von Coenzym A zu α-Amino-β-ketoadipat, das spontan zu δ-Aminolävulinsäure (δ-ALA) decarboxyliert.
Innerhalb des Zytosols kondensieren zwei Moleküle δ-Aminolävulinsäure zu Porphobilinogen, katalysiert durch die δ-Aminolävulinsäure-Dehydratase (δ-ALAD). Über die Hydroxymethylbilan-Synthase kondensieren vier der Porphobilinogenmoleküle zu Hydroxymethylbilan. Hierbei werden vier Moleküle Ammoniak abgespalten.
Das entstandene Hydroxymethylbilan wird über die Uroporphyrinogen-III-Synthase zyklisiert und es entsteht Uroporphyrinogen III mit dem typischen Tetrapyrrolring.
Über die Uroporphyrinogen-Decarboxylase werden die Acetatgruppen aller vier Ringe zu Methylgruppen decarboxyliert und es entsteht Koproporphyrinogen III.
Nachdem Koproporphyrinogen III wieder in das Mitochondrium gelangt ist, werden die Propionatseitenketten zu Vinylseitenketten dehydriert und decarboxyliert, woraus Koproporphyrinogen IX entsteht. Dieser Schritt wird durch die Koproporphyrinogen-Oxidase, die mit der mitochondrialen Innenmembran assoziiert ist, katalysiert. Molekularer Sauerstoff dient bei diesem Schritt als Wasserstoffakzeptor. Das Koproporphyrinogen IX ist durch den Verlust von sechs Carboxyl-Gruppen deutlich hydrophober.
Durch die Protoporphyrinogen-Oxidase werden die Methylengruppen, welche die Ringe verbinden, zu Methingruppen dehydriert. Das entstandene Tetrapyrrolsystem ist nun konjugiert und mit 11 Doppelbindungen versehen und wird Protoporphyrin IX genannt.
Der letzte Schritt besteht aus dem Einbau von Eisen. Die Ferrochelatase katalysiert diese Reaktion und baut ein zweiwertiges Eisenion in das Zentrum des Moleküls ein. Dieses Enzym befindet sich an der inneren Mitochondrienmembran. Dadurch entsteht ein Häm-Molekül.
Porphyrien sind eine Gruppe von Stoffwechselerkrankungen, bei der die Hämsynthese gestört abläuft. Es kommt zu einer Akkumulation von Stoffwechsel-Zwischenprodukten (Porphyrinogenen) und daraus resultierenden Symptomen.
Zu den Porphyrien gehören:
Porphyrien können anhand mehrerer Kriterien eingeteilt werden, wobei sich die Einteilungen stark überschneiden:
Die X-chromosomale sideroblastische Anämie (XCSA) ist eine weitere Krankheit, die mit einem Enzymdefekt der Hämsynthese asoziiert wird.
Autor: Fabienne Reh, DocCheck, erstellt mit BioRender.com; lizenziert unter CC BY-NC-SA 3.0
