Produkthemmung

Produkthemmung, auch Endprodukthemmung genannt, bezeichnet eine Regulation enzymatischer Reaktionen, bei der das End- oder ein später in der Stoffwechselkette gebildete Produkt die Aktivität eines Enzyms verringert oder verhindert. Sie fungiert als negatives Feedback, das den Fluss eines Stoffwechselwegs kontrolliert und eine übermäßige Herstellung von Zwischen- oder Endprodukten verhindert.

Mechanismen der Produkthemmung können unterschiedlich sein. Das Produkt kann direkt das aktive Zentrum eines Enzyms blockieren (kompetitive Hemmung) oder an eine allosterische Stelle binden und die Enzymaktivität oder die Bindung von Substrat beeinflussen (allosterische, unkompetitive oder nichtkompetitive Hemmung). Oft handelt es sich um allosterische Regulation, bei der das Produkt die Raffiniertheit der Reaktion verändert, ohne dass Substratkonzentrationen direkt konkurrieren.

Beispiele zeigen die Vielfalt der Produkthemmung in der Biologie. In der Pyrimidinbiosynthese hemmt das Endprodukt CTP das erste Enzym der Kette, die Aspartattranscarbamylase, wodurch die Produktion von Pyrimidinen reguliert wird. In der Aminosäurebiosynthese hemmt Isoleucin die Threonin-Dehydratase und drosselt so die Produktion von Isoleucin. In der Fettsäuresynthese wirken langkettige Fettsäure-CoA-Verbindungen häufig hemmend auf die Acetyl-CoA-Carboxylase, dem Schlüsselenzym der ersten Reaktion der Fettsäuresynthese.

Bedeutung und Anwendungen: Produkthemmung stabilisiert Zellstoffwechselnetze und verhindert Fehblasungen von Metaboliten. In der Biotechnologie wird die Regulation manchmal gezielt modifiziert, um Flux in gewünschte Produkte zu erhöhen; in der Medizin kann gestörte Produkthemmung zu pathologischen Zuständen beitragen.