Dehalogenase
Englisch: dehalogenase
Definition
Dehalogenasen sind Enzyme, welche die Entfernung eines Halogenatoms (z.B. Chlor, Brom, Fluor, Iod) aus einem organischen Substrat katalysieren. Sie spielen eine wichtige Rolle im Stoffwechsel von Mikroorganismen, aber auch bei Pflanzen und Tieren, insbesondere beim Abbau von halogenierten Xenobiotika und körpereigenen Substanzen.
Beispiele
Beispiele für diese Enzymgruppe sind:
- Reduktive Dehalogenasen (EC 1.97.1.8)
- 4-Chlorbenzoat-Dehalogenase (EC 3.8.1.6)
- Dichlormethan-Dehalogenase (EC 4.5.1.3)
- Haloacetat-Dehalogenase (EC 3.8.1.3)
Beim Menschen kommen verschiedene Deiodasen (DIO1, DIO2 und DIO3) vor. Diese Enzyme sind an der Aktivierung und Inaktivierung von Schilddrüsenhormonen beteiligt.
Wirkungsweise
Dehalogenasen nutzen grundlegend unterschiedliche Strategien zur Spaltung der Kohlenstoff-Halogen-Bindung, u.a. Hydrolyse, Elimination und Substitution sowie Redoxreaktionen.
Hydrolytische Dehalogenasen katalysieren die Spaltung durch einen zweistufigen Mechanismus. Im aktiven Zentrum befindet sich eine Carboxylatgruppe, die als Nukleophil das am Halogen gebundene Kohlenstoffatom des Substrats angreift. Dabei wird ein Halogenid-Ion abgespalten und es entsteht ein kovalentes Esterintermediat zwischen Enzym und Substrat. In einem zweiten Schritt wird dieses Intermediat durch Wasser hydrolysiert, wobei das Produkt freigesetzt und die Carboxylatgruppe regeneriert wird.
Verwendung
Dehalogenasen sind wichtig für den Abbau von chlorierten Kohlenwasserstoffen. Sie werden auch in der Biotechnologie zur Herstellung bestimmter chemischer Verbindungen oder zur Detoxifizierung von Schadstoffen eingesetzt.
Literatur
- Zhao et al., Reductive Debromination of Polybrominated Diphenyl Ethers - Microbes, Processes and Dehalogenases, Front Microbiol, 2018
- Ang et al., Dehalogenases: From Improved Performance to Potential Microbial Dehalogenation Applications, Molecules, 2018