Allgemeine Mikrobiologie

10.5 AbbauvonProteinen,Nukleinsäuren
undLipiden
10.5.1 Proteine
10.5AbbauvonProteinen,NukleinsäurenundLipiden 295
Proteinesind derHauptbestandteil des Cytoplasmas. Sie bestehen aus
den20L-Aminosäuren,dielineardurchPeptidbindungenverbundensind.
DiePeptidbindungendieserMakromolekülewerdendurchextrazelluläre
Enzymehydrolytischgespalten.ManunterscheidetendospaltendeProteinasen(oderauchProteasengenannt)undexospaltendePeptidasen.LetztereExoenzymespaltenentwedervomN-terminalenEndehereinzelne
Aminosäurenab(Aminopeptidasen)odersieentfernensievomC-terminalenEndeher(Carboxypeptidasen)(Abb.10.9a).DieentstehendenOligopeptideundAminosäurenwerdenindieZelletransportiertunddieOligopeptidedortdurchintrazellulärePeptidasenzerlegt(Abb.10.9b).
ManunterteiltProteinasennachderNaturihresaktivenZentrumsin
Serin-,Cystein-,Aspartat-undMetalloproteinasen.DieseGruppenlassen
sichgezielthemmen.FürdiePraxisistdieSeitenkettenspezifitätwichtig,
d.h.dieAminosäure,derenPeptidbindunggespaltenwird.Ebensovon
BedeutungistdieTemperatur,derpH-WertoderdieSalzkonzentration,
bei denen die Enzyme aktiv und stabil sind. Proteinasen werden oft
in einer inaktiven längeren Prä-Form synthetisiert. Durch Eigenverdau
odermit Hilfe eineraktivierendenanderenProteinasewirddie aktive
FormdurchAbspaltungeinesPeptidrestsgebildet.
SchwierigeralsbeidenwasserlöslichenProteinenistderAbbauvon
wasserunlöslichenStrukturproteinenwieKeratin,ElastinoderCollagen
und ähnlichen Proteinen, die Bindegewebe, Sehnen, Haare, Hautoberfläche,
Horn oder Federn aufbauen. Solche Proteine sind oft durch
Disulfidbrückenquervernetzt.
AufdiebiotechnologischeVerwendungderProteinasenundihreRolle
alsPathogenitätsfaktorenwirdgesonderteingegangen(Plus10.7).ProteolytischeAktivitätkannmitSäurenachgewiesenwerden(Box10.2).
Abb. 10.9 Abbau von Proteinen. a Spaltstellen
der verschiedenen Enzyme. b Die Hydrolyse der
Peptidbindung.
Box10.2 NachweisproteolytischerAktivität
Proteolytische Aktivität testet man z.B. mit einem Gelatinenährboden,
dem man zum Nachweis Säure (HCl) zugibt; unverbrauchte Gelatine
fälltweißaus.ManerkenntProteolyseandemklarenHof,derdieproteolytischenKolonienumgibt.
Plus10.7 Proteinasen
Die praktische Anwendung von Proteasen reicht von der
Milchwirtschaft, Gerberei, Waschmittelherstellung, biologischenForschungbiszurmedizinischenPraxis.
Bei pathogenen Bakterien zählen spezifische Proteinasen zu
den wichtigsten Pathogenitätsfaktoren. Sie können Bindegewebeauflösen,HämolysinelysierenBlutzellen.Aucheinige
hochwirksame Toxine fungieren als Proteinasen, die gezielt
SchlüsselproteinederZelleproteolytischinaktivieren.
Proteolytische Aktivität ist weit verbreitet. Die Aminosäuren
dienenalswertvolleC-,N-,S-undEnergiequelle.Diemeisten
Biosynthesewege für Aminosäuren werden nicht benötigt,
wenn diese als Bausteine zur Verfügung stehen. Deshalb
sind Peptone oder Tryptone häufig Bestandteil von Wachstumsmedien.
Dabei handelt es sich um wasserlösliche,
durch Hitze nicht mehr fällbare Gemische von Oligopeptiden
und Aminosäuren, die durch Pepsin- bzw. TrypsinverdaubilligerEiweißquellen(Milcheiweiß,Soyaeiweiß)erhalten
werden.
Prokaryonten haben im Unterschied zu höheren EukaryontenkeinenausgeprägtenProtein-Turnover.Dennochspielen
intrazelluläre, für ihre Proteinsubstrate hochspezifische
Proteinasen auch bei Bakterien eine zentrale Rolle bei der
Regulation des Zellstoffwechsels. Hierauf wird in diesem
Zusammenhangnichteingegangen.
Aus Fuchs, G. : Allgemeine Mikrobiologie (ISBN 978-313-444608-1) © Georg Thieme Verlag KG 2007
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