Exoenzym
Synonym: Ektoenzym
Definition
Exoenzyme sind Enzyme, die sich bspw. aufgrund einer Sekretion außerhalb einer Zelle befinden. Für Mikroorganismen sind sie von herausragender Bedeutung, da sie Makromoleküle ihres Umgebungsmileus ohne Exoenzyme nicht in für sie verwertbare Bruchstücke zerkleinern können.
Funktion
Exoenzyme katalysieren Stoffwechselreaktionen außerhalb der Zelle. Sie kommen frei vor, können aber auch fest in der Zellmembran verankert sein und zusammen mit anderen Exoenzymen Enzymkomplexe bilden. Beim Menschen kommen sie am häufigsten im Verdauungstrakt vor, wo sie den Nahrungsbrei nach der mechanischen Zerkleinerung (Kauen), durch hydrolytische Spaltung weiter zerlegen. Die meisten Exoenzyme lassen sich daher den Hydrolasen zuordnen.
Expression und Sekretion
Die Expression von Exoenzymen erfolgt intrazellulär. Organe, die Exoenzyme bilden, sind bspw. das Pankreas, der Dünndarm und die Speicheldrüsen. Expression und Exozytose werden durch das Verhältnis Produkt/Substrat reguliert, sie erfolgen signalvermittelt.
Technische Anwendung
Bei der Erzeugung von Energie aus Biomasse werden mit speziellen Exoenzymen bestückte Bakterien verwendet. Im ersten Schritt, der Hydrolyse, müssen die im Gärsubstrat enthaltenen Polymere (Kohlenhydrate, Lipide, Proteine) in kleinere Bestandteile (Dimere und Monomere) zerlegt werden. Die dafür verwendeten Bakterien tragen Hydrolasen (Lipasen, Amylasen oder Proteasen) an der Außenseite ihrer Membran.