Acetylcholinesterase

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:

• Serin 200
• Histidin 440
• Glutamat 327

Dieser Aufbau gleicht anderen Serinproteasen, nur das Glutamat statt Aspartat verwendet wird. Darüber hinaus besitzt die Triade eine entgegengesetzte Chiralität als andere Proteasen.

Acetylcholinesterase wird kodiert vom Gen ACHE auf Chromosom 7 am Genlokus 7q22.1

Die Acetylcholinesterase wirkt überwiegend im Zentralnervensystem (ZNS), an neuromuskulären Synapsen, z.B. an der motorischen Endplatte und im vegetativen Nervensystem.

In der Erythrozytenmembran ist Acetylcholinesterase ebenfalls zu finden. Polymorphismen dieses Proteins sind die Grundlage des Blutgruppensystems Cartwright.

Medikamente, welche die Wirkung der Acetylcholinesterase blockieren, heißen Acetylcholinesterasehemmer.

Auf dem Wirkprinzip, die Acetylcholinesterase zu blockieren, basieren bestimmte Insektizide und Nervenkampfstoffe (Alkylphosphatintoxikation).