nichtprozessive

Nichtprozessive Enzyme sind solche, die ihr Substrat nach einer einzigen katalytischen Reaktion freigeben und das Substrat danach erneut binden müssen. Im Gegensatz dazu arbeiten processive Enzyme mehrere Reaktionsschritte hintereinander, ohne das Substrat zu lösen. Die Prozessivität bezeichnet die durchschnittliche Anzahl von katalytischen Zyklen pro Bindungsepisode. Der Begriff steht damit im Gegensatz zur Prozessivität, die auf eine fortlaufende Katalyse ohne erneute Substratbindung abzielt.

Nichtprozessivität kann aus kurzer Substratbindung, moderater Affinität oder einer Konformationsänderung des Enzyms nach der Reaktion resultieren, die eine erneute Bindung begünstigt oder das freigesetzte Produkt bevorzugt. Sie ist häufig bei Enzymen zu beobachten, die mit kleinen Substraten arbeiten, oder bei bestimmten Nukleasen und Reparaturenzymen. Notwendig ist dabei nicht zwingend geringe Gesamtleistung; vielmehr bestimmt die Bindungspersönlichkeit des Enzyms den Verlauf der Reaktion durch wiederholtes Abdriften und Neobinding.

Beispiele: Viele Restriktionsenzyme wirken nichtprozessiv, indem sie an einer DNA-Stelle schneiden und sich danach lösen. In der Replikation zeigt sich eine größere Prozessivität bei der hochprozessiven DNA-Polymerase III im Vergleich zur weniger processiven Polymerase I. Nichtprozessivität lässt sich experimentell durch Einzelmolekül-Mes­s­ungen oder Burst- und Steady-State-Kinetik nachweisen, wobei sich eine anfängliche Produktbildung in einem kurzen Burst zeigt, gefolgt von einem Rückgang des Signals durch Freisetzung des Substrats.

Relevanz: Die Nichtprozessivität beeinflusst Geschwindigkeit, Effizienz und Regulation enzymatischer Reaktionen. Sie hat Auswirkungen auf die Planung von Reaktionssystemen in Forschung und Industrie; durch Proteinpartner oder Mutationen lässt sich Prozessivität erhöhen oder verringern, je nach gewünschtem Ausgang.