Enzymabbau

Enzymabbau bezeichnet den kontrollierten Abbau von Enzymen in Zellen und Geweben. Dabei werden Enzyme, die ihren Zweck erfüllt haben, abgebaut oder inaktive Formen umgesetzt, um weitere Aktivität zu verhindern. Der Abbau dient der Regulation von Stoffwechselwegen, der Qualitätssicherung von Proteinen und der Anpassung an Umwelt- oder Entwicklungsbedingungen. Enzymabbau gehört zum allgemeinen Proteinumsatz, der von Zelle zu Zelle verschieden stark reguliert wird.

Die wichtigsten Mechanismen des Enzymabbaus sind proteolytische Abbauprozesse. Im Cytosol erfolgt oft der Abbau über das Ubiquitin-Proteasom-System, bei dem Enzyme mit Ubiquitin markiert werden und der Proteasom-Komplex sie in Peptide zerlegt. Lysosomale Abbauprozesse ermöglichen die Degradation durch saure Hydrolasen; hier spielen Autophagie und Endozytose eine Rolle. In bestimmten Organellen tragen auch mitochondriale Proteasen wie Lon oder Clp zum Abbau bei. Die Wahl des Weges hängt von der Zelllokalisation, dem Zustand des Proteins und von Signalen ab.

Die Regulation des Enzymabbaus erfolgt durch verschiedene Signale, darunter Proteinbindung, posttranslationale Modifikationen, Ubiquitinierung, N‑Ende‑Regel und die Zufuhr von Energie. Häufig wird der Proteinumsatz durch eine Balance zwischen Synthese und Abbau gesteuert, wodurch Enzyme eine bestimmte halbe Lebensdauer erhalten, bevor sie abgebaut werden.

Physiologisch ist der Enzymabbau wesentlich für die Steuerung von Stoffwechselwegen, die Entfernung beschädigter oder falscher Enzyme sowie die Reaktion auf Stressbedingungen. Störungen des Abbaus können zu Ansammlungen, Funktionsverlusten oder bestimmten Krankheiten beitragen, etwa durch Defekte der Lysosomen oder der Proteasomaktivität.

Beispiele reichen von der regulierten Degradation hormoneller oder Signaling-Enzyme bis zur Qualitätskontrolle im Proteostase-System, das verhindert, dass fehlerhafte Enzyme ungebremst aktiv bleiben.