Helmichs Biologie-Lexikon

Cardiolipine

Die Cardiolipine sind eine wichtige Klasse der Phosphoglyceride, die zu den Membranlipiden gehören. Die Struktur der Cardiolipine ist äußerst außergewöhnlich, daher schauen wir uns zunächst einmal die allgemeine Strukturformel an:

siehe Text

Struktur eines Cardiolipins
Autor: Ulrich Helmich, Lizenz: siehe Seitenende

Ein Glycerin-Molekül (ganz rechts) ist an den Positionen 1 und 3 mit zwei Phosphorsäure-Molekülen verestert. Jedes der beiden Phosphorsäure-Moleküle ist dann mit einem weiteren Glycerin-Molekül verestert. Die beiden anderen OH-Gruppen der Glycerin-Moleküle sind ihrerseits mit Fettsäure-Molekülen verestert. Insgesamt enthält ein Cardiolipin-Molekül also drei Glycerin-Reste, zwei Phosphorsäure-Reste und vier Fettsäure-Reste. Bei den Fettsäuren handelt es sich meistens um Fettsäuren mit 18 C-Atomen und zwei Doppelbindungen [4], vor allem um Linolsäure [3].

Das Cardiolipin-Molekül besteht also im Grunde aus zwei Phosphoglycerid-Molekülen, die sich als "funktionelle Gruppe" ein Glycerin-Molekül teilen und so miteinander verbunden sind [3].

Der Name "Cardiolipin" bezieht sich auf das Herz, aus dem die Verbindungen in den 40er Jahren zuerst isoliert worden sind. Cardiolipine kommen aber nicht in der Zellmembran der Herzzellen vor, sondern in der inneren Membran der Mitochondrien der Herzzellen. Dort machen sie ungefähr 20% aller Membranlipide aus [3]. Die Cardiolipine in der inneren Mitochondrienmembran verringern die Permeabilität der Membran für Protonen, was für das Aufrechterhalten des Protonengradienten quer über die Membran sehr wichtig ist [1].

Da Mitochondrien die Nachkömmlinge von "eingefangenen" aeroben Bakterien sind (Endosymbiontentheorie), ist es nicht verwunderlich, wenn auch die Bakterien Cardiolipine in ihrer Zellmembran enthalten. Die innere Membran der Mitochondrien entspricht ja der Zellmembran der Bakterien, während die äußere Membran der Mitochondrien eher der Zellmembran der Eukaryoten entspricht, was ja die Endosymbiontentheorie stark unterstützt.

Interessant ist auch, dass die C. in den Mitochondrien hergestellt werden (was ja auch wieder für die Endosymbiontentheorie spricht). Es sieht auch so aus, dass C. an der Genregulation beteiligt sind [4].

Quellen:

  1. Harvey Lodish et al. Molecular Cell Biology, New York 2004
  2. Nelson, Cox. LEHNINGER Principles of Biochemistry. Macmillan Learning, New York 2021.
  3. Stillwell, William. An Introduction to Biological Membranes. Elsevier Science 2016.
  4. engl. Wikipedia, Artikel "Cardiolipin" (sehr ausführlicher Artikel!)