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Acetylcholin-Esterase

Die Acetylcholin-Esterase

Nomenklatur

  • Hydrolasen E.C. 3...
  • Spaltung von Ester-Brücken E.C. 3.1.
  • Carboxylester-Hydrolasen E.C. 3.1.1.
  • Acetylcholin-Esterase E.C. 3.1.1.7.; Größe: ca. 75.000 Da

Allgemeine Reaktion

Das Enzym Acetylcholin-Esterase (AChE) spielt eine wichtige Rolle bei der Signalübertragung durch Nervenzellen. Es ist an membranäre Glycolipide gebunden und wird in den synaptischen Spalt sezerniert. Dort ist es für den Abbau des cholinergen Transmitters Acetylcholin und damit für die Kontrolle der Reizweiterleitung zuständig. AChe wirkt dabei wie eine Art Staubsauger, der die ausgeschütteten Acetylcholin-Moleküle aufnimmt, umwandelt und dadurch abbaut. AChE findet sich hauptsächlich in der Nerven-Muskel-Synapse, in den autonomen Ganglien, dem Nebennierenmark und in den cholinergen Synapsen des Zentralnervensystems. Aber auch Drüsenaktivitäten der Haut, der Augen, des Verdauungstraktes und der Blase sowie die Aktivität des Herzmuskels und der glatten und quer gestreiften Muskulatur werden von der AChE beeinflusst.

Abb.1
Enzymatische Acetylcholin-Spaltung

AChE hydrolysiert Acetylcholin zu Acetat und Cholin. Das Enzym ist sehr effizient ( k kat = 1,5108 M-1 s-1 ) und hat eine hohe Wechselzahl (25.000s-1), d.h. die Umsetzung von Acetylcholin erfolgt außerordentlich schnell und ist weitgehend diffusionskontrolliert. Die katalytischen Fähigkeiten der AChE ermöglichen eine schnelle Weiterleitung der Aktionspotenziale der Nervenzelle. Es kann durch organische Fluorophosphate (z.B. DIPF1)) gehemmt werden, die sehr stabile kovalente Phosphoryl-Enzym-Komplexe bilden; es kommt dann zu einer ständigen Reizweiterleitung, da das Acetylcholin nicht mehr abgebaut wird. Viele organische Phosphat-Verbindungen werden als Insektizide in der Landwirtschaft eingesetzt oder sind Nervengifte. Inhibitoren der AChE werden als Medikamente gegen neurologische Störungen wie Myasthenia gravis oder der Alzheimer-Krankheit eingesetzt.

Es existieren verschiedene Isoformen der AChE, die sich in ihrer Quartärstruktur und ihrem Löslichkeitsverhalten, aber nicht in ihrer enzymatischen Aktivität unterscheiden. Üblicherweise wird die AChE aus der Kobra (Naja naja) oder aus dem Marmor-Zitterrochen (Torpedo marmorata) isoliert; letzterer besitzt ein elektrisches Organ, das reich an spannungserzeugenden Zellen und damit reich an Acetylcholin, Acetycholin-Rezeptoren und Acetylcholin-Esterase ist.

Hinweis
Ausführliche Informationen zur Acetylcholin-Esterase in der gleichnamigen Lerneinheit.
Externe Links: Mehr Informationen zur Acetylcholin-Esterase und zur 3D-Struktur des nativen Enzyms PDB.
1)DIPF: Di-isopropyl-fluorid
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