Was ist Citrat-Synthase?
Das Enzym Citrat-Synthase katalysiert den ersten Schritt in einem zellulären Stoffwechselprozess, der als Zitronensäurezyklus bezeichnet wird. Dieser Prozess findet in der Mehrzahl der tierischen, pflanzlichen und bakteriellen Zellen statt und produziert zelluläre Energie für das Leben in Form eines Moleküls namens ATP. Im ersten Schritt dieser Kettenreaktion wird aus den Produkten des Zuckerstoffwechsels eine Substanz namens Citrat hergestellt, die dann zu Energie weiterverarbeitet wird. Wie viele Enzyme muss Citrat-Synthase zunächst an ein bestimmtes Molekül, sein Substrat, binden, bevor sie chemisch aktiv wird.
Citrat-Synthase wird in fast jedem Zelltyp produziert. Es ist der Katalysator, der den ersten Schritt der als Zitronensäure-Zyklus oder Krebs-Zyklus bekannten Grundumsatzreaktion einleitet, die in allen Organismen auftritt, die Sauerstoff für den Stoffwechsel benötigen. Der Zitronensäurezyklus produziert ATP, ein Molekül, das die grundlegenden Prozesse lebender Zellen wie Atmung und Fortpflanzung befeuert. Citrat-Synthase ist das erste Enzym in der langen Kette von Katalysatoren für den Krebs-Zyklus, und die produzierte Menge reguliert die Geschwindigkeit, mit der der gesamte Zyklus ablaufen kann.
Citrat-Synthase besitzt wie alle Enzyme eine spezifische Proteinstruktur, die es ihr ermöglicht, Reaktionen zu katalysieren. Es existiert im Körper in zwei getrennten Zuständen, basierend auf seiner Konformation oder Form: einer aktiven und einer inaktiven Sorte. Während der Glykolyse wurde die aus Lebensmitteln gewonnene Zuckerglukose in verschiedene Chemikalien umgewandelt, darunter zwei Acetatmoleküle, die den Krebszyklus einleiten. Wenn die Citrat-Synthase an ein Molekül Oxalacetat gebunden ist, ändert sie ihre Konformation und öffnet eine Region auf ihrer Oberfläche, an die sich das Acetyl-CoA bindet.
Der Mechanismus der Citrat-Synthase erfordert eine Aktivierung, die auftritt, wenn sie an eine Verbindung namens Substrat, in diesem Fall Oxaloacetat, in einem als induzierte Anpassung bezeichneten Prozess bindet. Die inaktive Konformation der Citrat-Synthase ist als ihre offene Form bekannt. Wie andere Proteine besteht dieses Enzym aus vielen Aminosäuremolekülen. Wenn es an Oxalacetat bindet, ändert sich die Form, da bestimmte Aminosäuren miteinander verbunden sind, sich schließen und eine Art Kreis um das Substrat bilden. Diese geschlossene Form ist die Aktivierungsform, die den Ablauf des Zitronensäurezyklus ermöglicht.
Sobald das Enzym an Acetyl-CoA gebunden hat, bindet es einen Teil der Acetylmoleküle an Oxalacetat, während gleichzeitig der CoA-Abschnitt chemisch entfernt wird. Der übertragene Teil, ein Acetatmolekül mit zwei Kohlenstoffatomen, wird dann an Oxalacetat gebunden, wobei eine neue Verbindung mit sechs Kohlenstoffatomen namens Citrat synthetisiert wird. Durch diese Reaktion können die Kohlenstoffatome in den Verbindungen in einem leicht transportierbaren Molekül weiter in den Zitronensäurekreislauf verschoben werden, wo sie an einer Reihe von Stoffwechseltransformationen teilnehmen, bei denen die Zelle mehr ATP erzeugt.