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Regulation der Enzymkonzentration

Gruppentranslokation

Eine Variante des ATP-getriebenen aktiven Transports von Zuckern durch Membranen ist die Gruppentranslokation bei gram-negativen Bakterien. Der Unterschied zum aktiven Transport besteht darin, dass die Zucker dabei gleichzeitig chemisch modifiziert werden. Das bestuntersuchte Beispiel für eine Gruppentranslokation ist das Phosphoenolpyruvat-abhängige Phospho-Transferase-System (PTS) bei E. coli. Es wurde 1964 von Saul Roseman entdeckt.

PTS transportiert Zucker durch die Zellmembran und phosphoryliert sie dabei, so z. B. Glucose, Fructose, Mannose, Mannit, Sorbose, Lactose und N-Acetylglucosamin. Da die Zellmembran für phosphorylierte Zucker nicht durchlässig ist, ist dies ein Weg für die Zelle, die Zucker als Energiequelle in der Zelle zu behalten. Die Phosphoryl-Gruppen für die Translokation stammen vom Phosphoenolpyruvat (PEP).

Beteiligt am PTS sind zwei lösliche Proteine, die im Cytoplasma vorkommen, das Enzym I (E I) und HPr. Für jeden Zucker, der transportiert wird, gibt es ein spezifisches Transmembran-Transportprotein E II (z. B. E IIg für Glucose) und in manchen Fällen ein Zucker-spezifisches Protein E III (z. B. E IIIg für Glucose). Das E III Protein ist für einige Zucker membrangebunden, bei anderen befindet es sich im Cytoplasma.

Die einzelnen Schritte des Glucose-Transportes

  1. PEP phosphoryliert E I. Dabei bildet sich ein reaktives Phosphohistidin-Addukt
  2. Die Phosphoryl-Gruppe wird vom Phosphohistidin-Addukt auf das N1 eines His-Restes von HPr übertragen.
  3. Das phosphorylierte HPr überträgt die Phosphoryl-Gruppe auf E III, z. B. E IIIg beim Glucose-Transport. Durch die Gegenwart von phosphoryliertem E IIIg wird die membranständige Adenylat-Cyclase aktiviert, bzw. zu P2O72-(Pyrophosphat, PPi) und cAMP hydrolysiert.
  4. Die Phosphoryl-Gruppe wird von E IIIg auf Glucose übertragen, welche im Verlauf dieses Vorgangs von E IIg durch die Membran transportiert wird. Die Glucose wird erst dann ins Cytoplasma entlassen, wenn sie zu Glucose-6-phosphat phosphoryliert worden ist.
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