E1-Enzym

Als E1-Enzyme bezeichnet man eine funktionelle Klasse von Enzymen, die an der Ubiquitinierung von Proteinen beteiligt sind. Sie katalysieren den ersten Schritt einer mehrteiligen Enzymkaskade.

Die Ubiquitnierung ist eine Form der posttranslationalen Modifikation, bei der ein kleines Protein, Ubiquitin, an andere Proteine gebunden wird. Der am längsten bekannte Zweck dieser Modifikation ist der Abbau der so markierten Proteine über das Proteasom. Die Ubiquitinierung eines Proteins beginnt mit der Aktivierung des Ubiquitin-Moleküles. Dieser Schritt wird von E1-Enzymen katalysiert. Danach werden E2 und E3-Enzyme aktiv.

E1-Enzyme binden Ubiquitin und bilden unter Verbrauch von ATP eine Thioesterbindung aus. Dabei interagiert ein Cystein-Rest im aktiven Zentrum des Enzyms mit dem C-Terminus des Ubiquitin-Moleküls. Anschließend wird das aktivierte Ubiquitin auf ein E2-Enyzm übertragen, wo es ebenfalls an einen Cystein-Rest im aktiven Zentrum gebunden wird.

Ein bekannter Vertreter der E1-Enzyme ist UBA1. Mutationen im codierenden Gen sind eine Ursache für die Spinale Muskelatrophie. Ein Aktivitätsverlust von UBA1 führt zu einer Störung des Proteinabbaus über das Proteasom, wodurch sich Proteinaggregate bilden. Diese betreffen besonders Motoneuronen und führen zum Zelltod.

• Ye et al Building ubiquitin chains: E2 enzymes at work. Nat Rev Mol Cell Biol; 2009
• Genetics Home Reference Eintrag UBA1, abgerufen am 31.08.16