Pyruvat

Pyruvat, auch Pyruvat-Ion genannt, ist das Anion bzw. Salz der Pyruvinsäure. Es gehört zu den Schlüsselmetaboliten der Zellatmung und der zentralen Stoffwechselwege. Strukturell handelt es sich um eine dreiprotonige, alpha-ketonpropionsäure, deren neutrale Form Pyruvinsäure C3H4O3 und in Physiologie vorwiegend deren konjugierte Base Pyruvat C3H3O3− ist.

Entstehung und Verteilung in der Zelle

In der Glykolyse wird Glukose im Cytosol schrittweise zu zwei Pyruvatmolekülen abgebaut. Unter aeroben Bedingungen wird Pyruvat durch das Pyruvat-Dehydrogenase-Komplex (PDH) in Acetyl-CoA überführt und tritt in den Citratzyklus ein. Bei fehlendem Sauerstoff wird Pyruvat meist zu Lactat reduziert, um die NAD+Regeneration zu sichern; in Mikroorganismen kann es auch zu Ethanol fermentiert werden. Pyruvat kann auch durch Pyruvat-Carboxylase zu Oxaloacetat ausgebaut werden, um Glukoneogenese oder anaplerotische Reaktionen zu unterstützen. Außerdem dient Pyruvat als Substrat für Transaminasen, beispielsweise zur Bildung von Alanin.

Transport und Regulation

Der Transport von Pyruvat in Mitochondrien erfolgt über den mitochondrienalen Pyruvattransporter. Die Umwandlung von Pyruvat in Acetyl-CoA wird durch den PDH-Komplex reguliert, der auf den Energiestatus der Zelle reagiert (NADH/NAD+, ACC-Status, Pyruvatverfügbarkeit). Die Balance zwischen Oxidation, Gluconeogenese und Anaplerose bestimmt die Verteilung des Pyruvats in den jeweiligen Stoffwechselfaden.

Bedeutung

Pyruvat ist ein zentraler Schnittpunkt des Kohlenstoffflusses in der Zelle. Abweichungen in seinem Metabolismus können zu Stoffwechselstörungen führen, etwa durch PDH-Mängel, und beeinflussen die Energieregulation sowie die Biosynthese von wichtigen Molekülen.