Deacetylasen

Deacetylasen sind Enzyme, die Acetylreste aus Acetylierungen entfernen, in der Regel durch eine Hydrolyse der Bindung. Sie finden sowohl an Proteinen als auch an kleinen Molekülen Substrate; die Reaktion führt zur Deacetylierung und zur Freisetzung von Acetat. In biologischen Systemen beeinflussen Deacetylasen Chromatinstruktur, Proteinaktivität und damit zentrale zelluläre Prozesse wie Genexpression, Signalübertragung und Metabolismus.

Man unterscheidet hauptsächlich zwei Klassen: metallabhängige, vor allem zinkabhängige Deacetylasen (HDACs) der Klassen I, II und IV, und NAD+-abhängige Deacetylasen der Klasse III, den Sirtuinen. In Menschen umfassen HDACs die Gruppen 1–11, während die Sirtuine als SIRT1–SIRT7 bezeichnet werden. Die Enzyme unterscheiden sich in Cofaktoren, Substratspektrum, Zelllokalisation und Regulation.

Das Substratspektrum umfasst histonale Lysine sowie eine Vielzahl von nicht-histonalen Proteinen. Deacetylasen regulieren die Nucleosomenkonformation und damit die Genexpression, beeinflussen Transkriptionsfaktoren wie p53, NF-κB oder HIF-1α und wirken auf Prozesse wie Zellzyklus, DNA-Reparatur, Signalwege und mitochondriale Funktion. Die Regulierung erfolgt durch Veränderungen in Stabilität, Aktivität oder Protein-Interaktionen der Zielproteine.

Medizinisch relevant sind Inhibitoren der HDACs, die in der Krebsbehandlung eingesetzt werden. Zulässige Vertreter umfassen Vorinostat, Romidepsin, Belinostat und Panobinostat. Neben der Onkologie wird an der Rolle von Deacetylasen in Alterung, neurodegenerativen Erkrankungen, Stoffwechsel und Entzündungen geforscht. Deacetylasen sind evolutionär in vielen Organismen verbreitet und weisen unterschiedliche Strukturen und Regulation auf.