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Aktivierung von Pepsinogen zu Pepsin

Die Aspartat-Protease Pepsin wird wie die Serin-Proteasen Trypsin und Chymotrypsin als inaktiver Vorläufer (Pepsinogen) synthetisiert. Die Weise, wie das Präpeptid die katalytische Aktivität der Protease blockiert, unterscheidet sich jedoch von der in den Serin-Protasenen beobachteten.

Im (grün, Reste, die im reifen Enzym vorhanden sind; gelb, Präpeptid, 44 Reste, die im Verlauf der Aktivierung abgespalten werden ) bindet das 44 Aminosäuren lange Präpeptid ( gelb) so in die Substratbindungsstelle, dass der Zugang zur aktiven Stelle (rot) vollständig blockiert ist. Solange das Zymogen in dieser Konformation vorligt, kann das Substrat nicht binden. Nur in der kann man die beiden katalytischen Aspartatreste (rot, Kugeldarstellung) sehen, die tief im Zentrum des Pepsinogens verborgen sind.

In der der Strukturen des Pepsinogens (grün, Präpeptid gelb) und des Pepsins (blau) sieht man neben der Blockierung der aktiven Stelle durch das Präpeptid auch die Konformationsänderungen in der übrigen Struktur.

Die der Präpeptids (Reste -43 bis -32, orange) nehmen dabei die Position ein, die im reifen Protein von dessen ersten zehn Resten (Reste1-10, cyan) eingenommen werden.

Das Präpeptid enthält 13 der 16 basischen Aminosäuren (Arg, Lys, His, blau angefärbt) im Pepsinogen, aber nur 3 saure Aminosäuren (Asp, Glu, rot angefärbt), während das reife Pepsin fast nur saure Aminosäuren enthält (31 Asp, 12 Glu, aber nur 3 basische (Arg, Lys, His). Im neutralen pH der Speichergranula bewirkt die elektrostatische Anziehung zwischen dem überwiegend positiv geladenen Präpeptid und dem überwiegend negativ geladenen Rest des Moleküls, dass das Präpeptid fest in die aktive Stelle gebunden bleibt. ( des Moleküls)

Bei pH-Werten unter 4 werden die Glutamat und Aspartat-Reste protoniert und verlieren damit ihre negative Ladung. Damit wird die starke Bindung des Präpeptids aufgehoben und es kann sich entfalten. Sobald aber die aktive Stelle nicht mehr blockiert ist, wird das Pepsinogen proteolytisch aktiv und kann das Präpeptid autokatalytisch abspalten, was zur Freisetzung des reifen, aktiven führt

Kugelmodell, nach Elementen angefärbt

Trp, Phe, Tyr: orange; Leu,Ile, Val, Pro, Met, Cys, Ala: gelb; Ser, Thr, Asn, Gln, Gly: grün; Asp, Glu, Arg, Lys, His: blau

Bei pH 7 geladene Reste hervorheben.
(Was fällt auf? Wie sähe die Ladungsverteilung im Magen, bei ca. pH 2 aus?)

Last changed by: A.Honegger, 8/25/08