Carboanhydrase

Nomenklatur

Allgemeine Reaktion

Die Carboanhydrase ist ein Zink-Enzym, das heißt, in seinem aktiven Zentrum befindet sich ein Zink-Ion, das maßgeblich an der Katalyse beteiligt ist. Es katalysiert die reversible Umsetzung von Carbonat zu Kohlendioxid und Wasser und ermöglicht damit den Transport von Kohlendioxid im Blut. In der Lunge verläuft die Reaktion in der entgegengesetzten Richtung und ermöglicht so die Abgabe von CO₂ aus dem Körper.

Abb.1Reaktion der Carboanhydrase Abb.23D-Struktur des der menschlichen Carboanhydrase I Im Zentrum des Enzyms erkennt man das Zink-Ion und ein Carbonat-Ion (PDB-Code: 1HCB).

Bei Wirbeltieren kennt man zur Zeit acht enzymatisch aktive und verwandte Isoenzyme: Es existieren drei cytosolische Formen (CA-I, CA-II und CA-III), zwei membrangebundene Formen (CA-IV und CA-VII), eine mitochondriale Form (CA-V), eine im Speichel sezernierte Form (CA-VI) und eine bislang nicht näher charakterisierte Form. Es gibt wenigstens drei völlig unterschiedliche Alloenzyme - die a-, b- und g-Form der Carboanhydrase. Das Enzym ist sehr schnell und kann in einer Sekunde 100.000 Moleküle Kohlendioxid hydratisieren (K_cat = 1⋅106s-1; K_cat/K_M = 8,3⋅107M-1s-1). Damit ist die katalysierte Reaktion 10 Millionen Mal schneller als die unkatalysierte Reaktion. Das Enzym ist hemmbar durch kleine Anionen und Sulphonamide, z.B. durch als Diuretika und Antiepileptika genutzte Carboanhydrase-Hemmer; es ist ferner am Kohlendioxid-Transport der Erythrocyten und an der Magensäuresekretion beteiligt. In Zellen der Nierentubuli setzt es Wasserstoff-Ionen frei, die im Austausch gegen Natrium-Ionen in den Harn gelangen.