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Acetylcholin-Esterase

Der katalytische Mechanismus der Acetylcholin-Esterase (AChE)

Allgemeine Reaktion

Bei der durch AChE katalysierten Hydrolyse von Acetylcholin zu Acetat und Cholin handelt es sich um eine basen-katalysierte Esterspaltung. Während das Acetat über den postsynaptischen Spalt diffundiert, wird das Cholin durch die Nervenzelle wieder aufgenommen und erneut zu Acetylcholin umgebaut.

Abb.1
Reaktionsgleichung der enzymatischen Acetylcholin-Spaltung
Abb.2
Bindungsdomäne des Substrates im aktiven Zentrum der AChE

Zunächst bildet sich der Enzym-Substrat-Komplex. Nach der Hydrolyse des Acetylcholins durch die Acetylcholin-Esterase (AChE), wird zunächst das Cholin freigesetzt. Das stabilere Zwischenprodukt aus Acetat und Enzym bleibt nur kurzfristig bestehen; dann wird der Serin-Rest der katalytischen Triade (bestehend aus den Aminosäureseitenketten von Asp o. Glu, His und Ser) rasch acetyliert. Bis zu diesem Punkt bei der Katalyse laufen die Vorgänge (charakterisiert durch die Geschwindigkeitskonstanten k1 und k2) schnell ab.

Die danach folgende Freisetzung von Acetat (k3) ist der langsamste Schritt bei der Katalyse und damit geschwindigkeitsbestimmend für die Gesamtreaktion. Bei diesem Schritt wird das acetylierte Serin der katalytischen Triade wieder deacetyliert.

Abb.3
Reaktionsverlauf der AChE-Katalyse
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