Allosterism – Metabolism and Regulation

00:00 Jetzt möchte ich ein Beispiel für Allosterismus nennen, und das Beispiel, das ich nennen werde, ist ein klassisches Enzym namens Aspartat. ATCase katalysiert die Reaktion, die Sie auf dem Bildschirm sehen. Und diese Reaktion ist sehr wichtig für die Zellen, wir werden hier nicht auf die Details eingehen. Es genügt zu sagen, dass diese Reaktion die erste in dem Weg ist, die zur Herstellung von Pyrimidin-Nukleotiden führt.

00:32 Sie können dies schematisch in dieser Abbildung hier sehen. ATCase ist das erste Enzym in einem Stoffwechselweg und katalysiert andere Reaktionen und das Endprodukt dieser Wege ist das Pyrimidin-Nukleotid CTP. Sie können an CTP sehen, dass es einen Pfeil zurück zu ATCase gibt. Und was CTP macht, nachdem es produziert wurde, ist, dass es sehr viel wahrscheinlicher das CTP an ATCase bindet. ATCase ist ein allosterisches Enzym. Es reagiert auf bestimmte Moleküle und wird von ihnen beeinflusst. Wenn also CTP an ATCase bindet, was macht es? Es schaltet ATCase aus. Nun, wenn man ATCase ausschaltet, kann sie kein Produkt herstellen, das vom nächsten Enzym verwendet und vom nächsten Enzym benötigt wird usw.

01:29 Wenn man also das erste Enzym in diesem Prozess stoppt, stoppt man den gesamten Stoffwechselweg vor dessen Auftreten. Dieses Phänomen, das ich beschrieben habe, ist etwas, das man Rückkopplungshemmung nennt. Das Endprodukt des Stoffwechselwegs ist eine Rückkopplung und sagt dem ersten Enzym "Es gibt viele von uns, macht nicht mehr". Das ist ein wirklich einfacher Mechanismus.

01:51 Das bedeutet, dass die Zelle durch die Kontrolle eines Enzyms in der Lage ist, den gesamten Stoffwechselweg zu kontrollieren.

01:56 ATCase ist noch in einer Reihe anderer Aspekte interessant. Zum einen gibt es andere Moleküle, die, wenn sie an ATCase binden, das Enzym aktivieren oder das Enzym einschalten. Eines dieser Moleküle, wie Sie auf dem Bildschirm sehen können, ist ATP. ATP, wenn es im Überfluss vorhanden ist, wird an ATCase gebunden und bringt das Enzym dazu, sich in eine aktive Form zu verwandeln. Nun ist ATP hier ein interessanter Indikator, weil ATP natürlich etwas ist, das Zellen für Energie verwenden und ein hoher ATP-Spiegel sagt dem Enzym: "Wir haben genug Energie für diese Aufgabe, mach weiter".

02:38 Nun, das ist eine interessante Sache, wenn wir darüber nachdenken, denn warum sind Zellen an der Herstellung von Pyrimidin-Nukleotiden beteiligt? Nun, sie stellen Nukleotide aus einer Vielzahl von Gründen her, aber einer davon ist, dass sie eine Entscheidung treffen, ob die DNA repliziert werden soll oder nicht und die Betrachtung dessen erfordert Energie. Und die Energie hier sagt dem Enzym "Wir sind bereit zu gehen."