Enzymkomplexen

Enzymkomplexe sind Ansammlungen mehrerer Enzyme oder katalytisch aktiver Untereinheiten, die räumlich und funktionell eng miteinander verbunden sind. Durch eine enge Nachbarschaft können Zwischenprodukte direkt von einem Enzym zum nächsten übergeben werden, ohne in der freien Lösung zu verweilen. Dieses Substratkanalisieren erhöht die Reaktionsgeschwindigkeit und schützt empfindliche Zwischenstufen. Enzymkomplexe treten in vielen Stoffwechselwegen auf, besonders dort, wo mehrere Reaktionsschritte aufeinander folgen oder eine koordinierte Regulation erforderlich ist.

Zu den bekanntesten Beispielen gehört der Pyruvat-Dehydrogenase-Komplex (PDH-Komplex) in der Mitochondrienmatrix. Er besteht aus mehreren Untereinheiten (E1, E2, E3) und steuert die Umwandlung von Pyruvat zu Acetyl-CoA. Dabei werden Lipoylgruppen als Träger genutzt und Cofaktoren wie FAD und NAD+ eingesetzt. Ein weiteres Beispiel ist die Fettsäuresynthase-Komplex im Cytosol, der mehrere Enzyme der Fettsäursynthese in einem großen Multienzymkomplex vereint. In der Atmungskette finden sich ebenfalls Enzymkomplexe, die verschiedene katalytische Aktivitäten bündeln und an der Elektronentransportkette beteiligt sind.

Der Aufbau variiert: Enzymkomplexe können durch Gerüst- oder Schalenelemente stabilisiert oder durch flexible Domänen zusammengehalten werden. Die Regulation erfolgt auf verschiedenen Ebenen, etwa durch allosterische Signale, Phosphorylierung oder Änderungen im Assemblierungszustand. Fehlfunktionen dieser Strukturen sind mit Stoffwechselstörungen und Krankheiten verbunden, weshalb Enzymkomplexe ein zentrales Thema in der Biochemie und Medizin darstellen.