Adenosin-5'-triphosphatase

Verwandte Lektüre

Einführungen

Adenosin-5'-triphosphatase, Adenosin-Pyrophosphatase, ATP-Monophosphatase, Triphosphatase, sind eine Klasse von Enzymen oder inversen Reaktionen, die den Abbau von ATP zu ADP und freien Phosphat-Ionen katalysieren. Diese Dephosphorylierungsreaktion setzt Energie frei, die das Enzym (in den meisten Fällen) nutzt, um andere chemische Reaktionen anzutreiben, die sonst nicht stattfinden würden. Dieser Prozess wird in allen bekannten Lebensformen weit verbreitet genutzt. Einige solcher Enzyme sind integrale Membranproteine (in biologischen Membranen verankert) und transportieren gelöste Stoffe über die Membran, normalerweise gegen ihren Konzentrationsgradienten. Diese werden als transmembrane ATPasen bezeichnet.

Biochemische/physiologische Effekte

Adenosin-5'-triphosphatase hydrolysiert ATP zu ADP und Orthophosphat. Der Hydrolyseprozess wird von dem Austausch von Natrium- und Kaliumionen über die Plasmamembran begleitet. Dieses Enzym ist in fast allen Geweben höherer Organismen vorhanden, kommt jedoch am häufigsten in der Niere vor, da es Natriumionen aus dem glomerulären Filtrat reabsorbiert. Na/K-ATPase wird von intrazellulären Veränderungen der Calciumionen beeinflusst. Es ist auch empfindlich und wird durch Vanadat und (in vitro) SPAI-1 (ein Peptid, das aus dem Schweineduodenum isoliert wurde) gehemmt. Es wurde gezeigt, dass die Adenosin-5'-triphosphatase durch Phosphorylierung von Protein-Kinase A (PKA) reguliert wird. Dieses Membranenzym hydrolysiert ATP zu ADP und Orthophosphat. Der Hydrolyseprozess wird von dem Austausch von Natrium- und Kaliumionen über die Plasmamembran begleitet. Dieses Enzym ist in fast allen Geweben höherer Organismen vorhanden, kommt jedoch am häufigsten in der Niere vor, da es Natriumionen aus dem glomerulären Filtrat reabsorbiert. Na/K-ATPase wird von intrazellulären Veränderungen der Calciumionen beeinflusst. Es wurde gezeigt, dass es durch Phosphorylierung von Protein-Kinase A (PKA) reguliert wird.

Funktionen

Adenosin-5'-triphosphatase importiert viele Substanzen in die Zelle, die für den Stoffwechsel erforderlich sind, und exportiert Toxine, Stoffwechselabfälle und andere Substanzen, die zelluläre Prozesse behindern können. Zum Beispiel reguliert die Natrium-Kalium-ATPase (auch bekannt als Natrium/Kalium-Ionen-ATPase) die intrazelluläre Natrium/Kalium-Ionen-Konzentration und erhält so das Ruhepotential der Zelle, während die Wasserstoff-Kalium-ATPase (auch bekannt als Wasserstoff/Kalium-Ionen-ATPase oder Magenprotonenpumpe) eine saure Umgebung im Magen aufrechterhält. Einige Adenosin-5'-triphosphatasen können einen Ladungsfluss innerhalb und außerhalb der Membran verursachen, während andere dies nicht können, sodass diese Transportproteine als elektrogen und nicht elektrogen klassifiziert werden können.

Reaktionsmechanismus

Adenosin-5'-triphosphatase, gekoppelt an die ATP-Hydrolyse, ist eine streng chemische Reaktion, d.h. jedes Molekül der ATP-Hydrolyse ermöglicht den Transport einer bestimmten Anzahl von Lösungsmolekülen. Für Na/K-ATPase ermöglicht jedes Molekül der ATP-Hydrolyse den Transport von 3 Natriumionen aus der Zelle, während 2 Kaliumionen in die Zelle transportiert werden. Transmembrane Adenosin-5'-triphosphatasen benötigen die durch die ATP-Hydrolyse erzeugte Energie, da diese Enzyme Arbeit verrichten müssen: Sie transportieren Substanzen gegen die Richtung, in der sie thermodynamisch wahrscheinlicher vorkommen, mit anderen Worten, unter Verwendung der Membran als Referenz können sie Substanzen von einer Seite einer niedrigen Konzentration auf die andere Seite einer hohen Konzentration transportieren.

Anwendungen

ATPase wird zur Freisetzung von anorganischem Phosphor aus ATP verwendet. ATPase aus dem Schweinehirn wurde für den Hemmungsassay der Na/K-ATPase-Aktivität verwendet.