enzymstruktur

Enzymstruktur bezeichnet die räumliche Anordnung der Aminosäuresequenz eines Enzyms sowie die daraus resultierende dreidimensionale Faltung, die seine Funktion bestimmt. Enzyme sind biochemische Katalysatoren, die Reaktionen beschleunigen und oft eine hohe Substratspezifität aufweisen.

Die Struktur eines Enzyms lässt sich in vier Ebenen gliedern: Primärstruktur (Sequenz der Aminosäuren); Sekundärstruktur (Alpha-Helices, Beta-Faltblätter); Tertiärstruktur (dreidimensionale Faltung der gesamten Polypeptidkette); Quartärstruktur (Zusammenwirken mehrerer Untereinheiten). Die Stabilität der Struktur beruht auf hydrophoben Wechselwirkungen, Wasserstoffbrücken, Ionenbindungen und häufig Disulfidbrücken.

Der aktive Bereich, das aktive Zentrum, ist meist eine Tasche oder Rinne, die durch das Zusammenwirken Residuen aus verschiedenen Teilen der Struktur entsteht. Substrat bindet dort spezifisch, und durch Mechanismen wie Induced-Fit oder Orientierungswechsel wird die Reaktion erleichtert. Die Katalyse umfasst Stabilisierung des Übergangszustands und kann durch Säure-Base-Katalyse, kovalente Mechanismen oder Metallzentren erfolgen. Cofaktoren oder Coenzyme (z. B. NAD+, FAD) oder Prostetische Gruppen sind oft nötig, um Reaktionspartner zu liefern oder Stabilität zu bieten.

Enzyme zeigen Substratspezifität und Reaktionsspezifität; die Struktur bestimmt Funktion. Änderungen der Umweltbedingungen wie pH-Wert oder Temperatur können Faltung beeinflussen und Aktivität beeinträchtigen (Denaturierung). Zur Strukturaufklärung dienen Methoden wie Röntgenkristallographie, NMR-Spektroskopie und Kryo-Elektronenmikroskopie; ergänzend liefern computergestützte Modelle Einblicke in Dynamik.