Citratstoffwechsel

Citratstoffwechsel bezeichnet die biochemischen Prozesse rund um Citrat und seine Umbauprodukte, die den zentralen aeroben Energiestoffwechsel steuern. Im Mitochondrien-basierten Citratzyklus kondensiert Acetyl-CoA mit Oxalacetat zu Citrat. Über weitere Reaktionsschritte wird Citrat schrittweise zu Oxalacetat abgebaut, wobei CO2, NADH, FADH2 und GTP (ATP) entstehen. Ein vollständiger Zyklus liefert Reduktionsäquivalente für die Elektronentransportkette und zugleich Vorstufen für verschiedene Biosynthesen.

Citrat dient auch als Transportmolekül zwischen Mitochondrien und Cytosol. Wird Citrat ins Cytosol exportiert, erfolgt die Spaltung durch ATP-citrate lyase in Acetyl-CoA und Oxaloacetat. Das Acetyl-CoA steht der Fettsäure- und Cholesterinsynthese zur Verfügung, während Oxaloacetat in den Stoffwechselkreis zurückgeführt oder für Gluconeogenese genutzt werden kann.

Der Citratzyklus ist amphibiolisch angelegt: Er liefert Zwischenprodukte, die als Bausteine für Aminosäuren, Häm und Nukleotide dienen. Gleichzeitig reguliert er andere Stoffwechselwege durch Rückkopplung, etwa die Hemmung der Glykolyse durch Citrat, das die Aktivität der Phosphofructokinase-1 (PFK-1) beeinflusst.

Die Aktivität des Citratstoffwechsels wird durch den Energiezustand (NADH/NAD+, ATP/ADP), Verfügbarkeit von Substraten und Kalziumionen moduliert. In Leber und Muskelgewebe tragen zusätzliche Mechanismen zur Anpassung von Citrat und seinen Vorstufen bei, wodurch Energieproduktion eng mit Biosyntheseprozessen verknüpft wird.