Acetylcholinesterase
Synonyme: echte Cholinesterase, wahre Cholinesterase, Typ-I-Cholinesterase, α-Cholinesterase
Abkürzung: AChE
Englisch: acetylcholinesterase
Definition
Die Acetylcholinesterase, kurz AChE, ist ein zur Gruppe III der EC-Klassifikation (Hydrolasen) gehörendes Enzym. Es katalysiert die hydrolytische Spaltung der Esterbindung zwischen der OH-Gruppe des Cholins und der Carboxy-Gruppe der Essigsäure und hebt damit die Wirkung von Acetylcholin im synaptischen Spalt auf.
Medikamente, welche die Wirkung der Acetylcholinesterase blockieren, heißen Acetylcholinesterasehemmer.
Biochemie
Verglichen mit den meisten anderen Enzymen hat Acetylcholinesterase eine sehr hohe katalytische Aktivität - ein Molekül des Enzyms kann etwa 25.000 Moleküle Acetylcholin pro Sekunde spalten. Das aktive Zentrum des Enzyms besteht aus zwei Unterzentren, einem anionischen und einem esteratischen Zentrum.
Das anionische Unterzentrum nimmt das positiv geladene quaternäre Amin des Acetylcholins und andere kationische Substrate auf. Sie werden durch die Interaktion mit 14 aromatischen Aminosäureresiduen (Tryptophan, Tyrosin, Phenylalanin) gebunden, die den Zugang zum aktiven Zentrum einrahmen. Die Sequenz dieser 14 Aminosäuren ist über verschiedene Spezies hinweg hoch konserviert. Bereits kleine Veränderungen der Sequenz können die Enzymaktivität merklich beeinflussen. Ein Austausch von Trytophan 84 durch Alanin setzt z.B. die Aktivität um den Faktor 3.000 herab.
Am esteratischen Unterzentrum wird Acetylcholin zu Acetat und Cholin hydrolysiert. Es wird von einer Triade aus drei Aminosäuren gebildet:
Dieser Aufbau gleicht anderen Serinproteasen, nur das Glutamat statt Aspartat verwendet wird. Darüber hinaus besitzt die Triade eine entgegengesetzte Chiralität als andere Proteasen.
Physiologie
Die Acetylcholinesterase wirkt überwiegend im Zentralnervensystem (ZNS), an neuromuskulären Synapsen, z.B. an der motorischen Endplatte und im vegetativen Nervensystem.