Allosterische Rückkoppelung

Zusammenfassung

1956 entdeckten unabhängig voneinander Umbarger⁴ an Threonindehydratase aus Escherichia coli und Yates und Pardee⁵ an Aspartattranscarbamylase aus Escherichia coli, daß das Endprodukt einer Synthesekette die Aktivität des die Kette einleitenden Enzyms hemmt. Dieser Mechanismus sorgt dafür, daß durch „Rückkoppelung“(Feedback) die Synthese des Endprodukts gerade in dem Maße stattfindet, wie es weiter verbraucht wird. In Abb. 1 ist die Situation für die Biosynthese von Nucleotiden und Aminosäuren schematisiert. Häufen sich Nucleotide oder Aminosäuren an, weil mehr produziert wird als für die Synthese von Nucleinsäuren und Proteinen notwendig ist, so tritt „Endprodukt-Hemmung“des ersten Enzyms der Kette ein. Die weitere Produktion der Aminosäure bzw. des Nucleotids wird dann so lange reduziert, bis das Angebot an Endprodukt der Nachfrage entspricht. Heute kennt man hunderte von Beispielen für Regulation durch „Endprodukt-Hemmung“, nicht nur in Bakterien, sondern auch in Pilzen, Pflanzen, Säugetiergeweben etc.; Changeux⁶ sowie Gerhart und Pardee⁷ konnten zeigen, daß die Hemmung nicht an der die Katalyse ermöglichenden Stelle, sondern an einer anderen Stelle der Oberfläche des Enzyms angreift. Es gibt also zwei voneinander räumlich getrennte, chemisch aktive Bezirke an der Oberfläche eines Enzyms: Die „katalytische Stelle“und die „Effektor-Stelle“.