- Hauptprothesengruppen und ihre Funktionen
- Biotin
- Hämgruppe
- Flavinmononukleotid und Flavinadenindinukleotid
- Pyrrolochinolinchinon
- Pyridoxalphosphat
- Methylcobalamin
- Thiaminpyrophosphat
- Molybdopterin
- Liponsäure
- Nukleinsäuren
- Verweise
Eine prothetische Gruppe ist das Fragment eines Proteins, das keine Aminosäure aufweist. In diesen Fällen wird das Protein als "Heteroprotein" oder konjugiertes Protein bezeichnet, wobei der Proteinanteil als Apoprotein bezeichnet wird. Im Gegensatz dazu werden Moleküle, die nur aus Aminosäuren bestehen, als Holoproteine bezeichnet.
Proteine können nach der Art der prothetischen Gruppe klassifiziert werden: Wenn die Gruppe eine Kohlenhydrat-, eine Lipid- oder eine Hämgruppe ist, sind die Proteine Glykoproteine, Lipoproteine bzw. Hemeproteine. Darüber hinaus können prothetische Gruppen sehr unterschiedlich sein: von Metallen (Zn, Cu, Mg, Fe) über Nukleinsäuren bis hin zu Phosphorsäure.
In einigen Fällen benötigen Proteine zusätzliche Komponenten, um ihre Funktionen erfolgreich auszuführen. Zusätzlich zu den prothetischen Gruppen sind die Coenzyme; Letztere binden lose, vorübergehend und schwach an das Protein, während die prothetischen Gruppen fest am Proteinanteil verankert sind.
Hauptprothesengruppen und ihre Funktionen
Biotin
Biotin ist ein hydrophiles Vitamin des B-Komplexes, das am Metabolismus verschiedener Biomoleküle beteiligt ist, einschließlich Glukoneogenese, Aminosäurekatabolismus und Lipidsynthese
Es wirkt als prothetische Gruppe für verschiedene Enzyme wie Acetyl-CoA-Carboxylase (in den in den Mitochondrien und im Cytosol vorkommenden Formen), Pyruvatcarboxylase, Propionyl-CoA-Carboxylase und b-Methylcrotonyl-CoA-Carboxylase.
Dieses Molekül kann sich über einen Lysinrest an die Enzyme binden und ist für den Transport von Kohlendioxid verantwortlich. Die Funktion von Biotin in Organismen geht über seine Rolle als prothetische Gruppe hinaus: Es ist an der Embryogenese, am Immunsystem und an der Genexpression beteiligt.
Rohes Eiweiß enthält ein Protein namens Avidin, das den normalen Gebrauch von Biotin unterdrückt. Daher wird der Verzehr von gekochtem Ei empfohlen, da die Hitze Avidin denaturiert und somit seine Funktion verliert.
Hämgruppe
Die Hämgruppe ist ein Porphyrinmolekül (ein großer heterocyclischer Ring), dessen Struktur Eisenatome aufweist, die reversibel an Sauerstoff binden oder Elektronen abgeben und aufnehmen können. Es ist die prothetische Gruppe von Hämoglobin, einem Protein, das für den Transport von Sauerstoff und Kohlendioxid verantwortlich ist.
In funktionellen Globinen hat das Eisenatom eine Ladung von +2 und befindet sich in einer Eisenoxidationsstufe, so dass es fünf oder sechs Koordinationsbindungen bilden kann. Die charakteristische rote Farbe des Blutes ist auf das Vorhandensein der Hämgruppe zurückzuführen.
Die Hämgruppe ist auch die prothetische Gruppe anderer Enzyme wie Myoglobine, Cytochrome, Katalasen und Peroxidasen.
Flavinmononukleotid und Flavinadenindinukleotid
Diese beiden prothetischen Gruppen sind in Flavoproteinen vorhanden und stammen von Riboflavin oder Vitamin B 2 . Beide Moleküle haben ein aktives Zentrum, das reversible Oxidations- und Reduktionsreaktionen eingeht.
Flavoproteine haben sehr unterschiedliche biologische Rollen. Sie können an Dehydrierungsreaktionen von Molekülen wie Succinat teilnehmen, am Transport von Wasserstoff in der Elektronentransportkette teilnehmen oder mit Sauerstoff reagieren und H 2 O 2 erzeugen .
Pyrrolochinolinchinon
Es ist die prothetische Gruppe von Chinoproteinen, eine Klasse von Dehydrogenaseenzymen wie Glucosedehydrogenase, die an der Glykolyse und anderen Pfaden beteiligt ist.
Pyridoxalphosphat
Pyridoxalphosphat ist ein Derivat von Vitamin B 6 . Es wird als prothetische Gruppe der Aminotransferaseenzyme gefunden.
Es ist die prothetische Gruppe des Enzyms Glykogenphosphorylase und über kovalente Bindungen zwischen der Aldehydgruppe und der ε-Aminogruppe eines Lysinrests im zentralen Bereich des Enzyms mit diesem verbunden. Diese Gruppe hilft beim phosphorolytischen Abbau von Glykogen.
Sowohl das oben erwähnte Flavinmononukleotid als auch das Flavinadenindinukleotid sind für die Umwandlung von Pyridoxin oder Vitamin B 6 in Pyridoxalphosphat unverzichtbar .
Methylcobalamin
Methylcobalamin ist eine äquivalente Form von Vitamin B 12 . Strukturell hat es ein oktaedrisches Kobaltzentrum und enthält Metall-Alkyl-Bindungen. Zu seinen wichtigsten Stoffwechselfunktionen gehört die Übertragung von Methylgruppen.
Thiaminpyrophosphat
Thiaminpyrophosphat ist die prothetische Gruppe von Enzymen, die an wichtigen Stoffwechselwegen beteiligt sind, wie z. B. α-Ketoglutaratdehydrogenase, Pyruvatdehydrogenase und Transketolase.
Ebenso ist es am Stoffwechsel von Kohlenhydraten, Lipiden und verzweigtkettigen Aminosäuren beteiligt. Alle enzymatischen Reaktionen, die Thiaminpyrophosphat erfordern, beinhalten die Übertragung einer aktivierten Aldehydeinheit.
Thiaminpyrophosphat wird intrazellulär durch Phosphorylierung von Vitamin B 1 oder Thiamin synthetisiert . Das Molekül besteht aus einem Pyrimidinring und einem Thiazoliumring mit einer CH-Azidstruktur.
Ein Thiaminpyrophosphat-Mangel führt zu neurologischen Erkrankungen, die als Beriberi und Wernicke-Korsakoff-Syndrom bekannt sind. Dies geschieht, weil der einzige Brennstoff im Gehirn Glukose ist und da der Pyruvatdehydrogenasekomplex Thiaminpyrophosphat benötigt, hat das Nervensystem keine Energie.
Molybdopterin
Molybdopterine sind Derivate von Pyranopterin; Sie bestehen aus einem Pyranring und zwei Thiolaten. Sie sind prothetische Gruppen oder Cofaktoren, die in Enzymen mit Molybdän oder Wolfram vorkommen.
Es wird als prothetische Gruppe von Thiosulfatreduktase, Purinhydroxylase und Formiatdehydrogenase gefunden.
Liponsäure
Liponsäure ist die prothetische Gruppe von Lipoamid und ist über einen Lysinrest kovalent an die Proteineinheit gebunden.
In seiner reduzierten Form weist Liponsäure ein Paar Sulfhydrylgruppen auf, während sie in oxidierter Form ein cyclisches Disulfid aufweist.
Es ist verantwortlich für die Reduktion von cyclischem Disulfid in Liponsäure. Darüber hinaus ist es die prothetische Gruppe der Transcetylase und ein Cofaktor verschiedener Enzyme, die am Zitronensäurezyklus oder Krebszyklus beteiligt sind.
Es ist eine Komponente von großer biologischer Bedeutung in den Dehydrogenasen der Alkatosäuren, in denen die Sulfhydrylgruppen für den Transport von Wasserstoffatomen und Acylgruppen verantwortlich sind.
Das Molekül ist ein Derivat der Octansäure und besteht aus einem terminalen Carboxyl und einem dithionalen Ring.
Nukleinsäuren
Nukleinsäuren sind die prothetischen Gruppen von Nukleoproteinen, die in Zellkernen wie Histonen, Telomerase und Protamin gefunden werden.
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