4.17:

4.17: Allosterische Proteine-ATCase

Allosteric Proteins-ATCase

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Allosteric Proteins-ATCase

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4.16: Protein Networks

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01:19 min

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April 30, 2023

Overview

Bindungen an Bindungsstellen können die Funktion eines Proteins regulieren. Zum Beispiel wird die Enzymaktivität oft durch einen Rückkopplungsmechanismus reguliert, bei dem das Endprodukt des biochemischen Prozesses als Inhibitor dient.

Aspartat-Transcarbamoylase (ATCase) ist ein zytosolisches Enzym, das die Kondensation von L-Aspartat und Carbamoylphosphat zu N-Carbamoyl-L-Aspartat katalysiert. Diese Reaktion ist der erste Schritt der Pyrimidin-Biosynthese. UTP und CTP, die Endprodukte des Pyrimidinsynthesewegs, hemmen die Aktivität von ATCase, dem Enzym, das den ersten wesentlichen Schritt dieses Signalwegs katalysiert. Die Bindung von UTP und CTP an das Enzym reguliert die verknüpfte katalytische Stelle negativ, wenn die Konzentration von Pyrimidinen im Verhältnis zur Konzentration von Purinen in der Zelle hoch ist. Dieses Phänomen wird als Rückkopplungshemmung bezeichnet und ist für die Aufrechterhaltung der richtigen Mengen an Metaboliten in einem Organismus unerlässlich.

ATCase ist Teil des CAD-Multienzymkomplexes, der zusammen mit der Carbamoylphosphatsynthetase II und Dihydroorotase Teil des Pyrimidin-Biosynthesewegs ist. Pyrimidine sind essentiell für die DNA-Synthese während der Zellteilung, daher verlangsamt die Hemmung der ATCase-Aktivität das Tumorwachstum bei Krebs.

Transcript

Proteine, die verknüpfte Bindungsstellen enthalten, werden als allosterische Proteine bezeichnet und können von verschiedenen Typen sein, wie z. B. Enzyme, Rezeptoren, Strukturproteine und Motorproteine.

Zum Beispiel ist Aspartat-Transcarbamoylase, auch bekannt als ATCase, ein großes Enzym, das sechs katalytische Untereinheiten enthält, von denen jede eine Substratbindungsstelle hat. Es hat auch sechs zusätzliche regulatorische Untereinheiten, jede mit einer Stelle, die sowohl Pyrimidine als auch Purine, die Bausteine von DNA und RNA, binden kann.

Das Enzym katalysiert einen wesentlichen Schritt in der Pyrimidinsynthese, die Kondensation von Aspartat und Carbamoylphosphat zur Herstellung von Carbamoylaspartat. Die Geschwindigkeit dieser Reaktion steigt konzentrationsabhängig an.

Die Bindung von ATP, einem Purin, an das Enzym aktiviert das Enzym. Während die gleichzeitige Bindung von UTP und CTP, Pyrimidinen, zu einer 95%igen Hemmung der Enzymaktivität führt.

Dieser Regulationsmechanismus ist unerlässlich, um die richtige Menge an Pyrimidinen im Verhältnis zu Purinen in der Zelle aufrechtzuerhalten.

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Allosterische Proteine ATCase Bindungsstellen Rückkopplungsmechanismus Regulation der Enzymaktivität Pyrimidin-Biosynthese Aspartat-Transcarbamoylase UTP CTP Rückkopplungshemmung CAD-Multienzymkomplex Carbamoylphosphat-Synthetase II Dihydroorotase DNA-Synthese Zellteilung Tumorwachstum