enzimkomplexei

Enzymkomplexe, auch als Enzymkomplexei bezeichnet, sind Zusammenschlüsse mehrerer Enzyme oder katalytischer Untereinheiten, die räumlich eng zusammenarbeiten. Durch diese Organisation können Stoffwechselreaktionen effizienter ablaufen, insbesondere wenn Zwischenprodukte instabil oder kurzlebig sind oder eine Folge von Reaktionen direkt ineinander übergeht.

Sie entstehen durch unterschiedliche Bindungsarten, meist durch nicht-kovalente Interaktionen; gelegentlich treten auch kovalente Verknüpfungen auf. Enzymkomplexe können als eigenständige Proteinkonstrukte auftreten oder als Teil größerer Molekülassemblies vorhanden sein. Typische Merkmale sind mehrere aktive Zentren, die oft direkt benachbarte Reaktionsschritte koordinieren, wodurch Substrate direkt vom einen Enzym zum nächsten übertragen werden (Substratkanalisierung).

Die Vorteile von Enzymkomplexen umfassen eine erhöhte Reaktionsgeschwindigkeit, eine präzise Koordination einzelner Reaktionen, den Schutz instabiler Zwischenprodukte vor der Umgebung und eine feinere Regulation des Stoffwechselflusses. Sie ermöglichen außerdem eine tageszeitliche oder räumliche Abstimmung der Aktivität verschiedener Reaktionsschritte.

Beispiele umfassen den Pyruvat-Dehydrogenase-Komplex in Mitochondrien, der Pyruvat in Acetyl-CoA umsetzt, sowie die Fettsäuresynthase-Komplexe (Typ I) in Tieren, bei denen mehrere katalytische Aktivitäten auf einem einzigen Proteinpolypeptid oder in einem engen Ensemble zusammenwirken. In der Zelle existieren außerdem Purinosom-Komplexe, die an der Biosynthese von Purinen beteiligt sind.

In der Biotechnologie spielen synthetische Enzymkomplexe eine wachsende Rolle, um Stoffwechselwege gezielt zu optimieren. Forschungsmethoden wie Kryo-Elektronenmikroskopie und Röntgenkristallographie unterstützen das Verständnis der Struktur und der Interaktionen innerhalb dieser Komplexe.