Beispiele
Der Pyruvatdehydrogenase-Komplex
Dieser Komplex ist die Eintrittspforte des Pyruvats in den Citratzyklus der Mitochondrien. In seiner Gesamtheit wird er durch das eigene Reaktionsprodukt, Acetyl-Coenzym A (AcCoA), reguliert. Er enthält mehrere Einheiten dreier Enzyme
Der „Glykolysekomplex“
Eine weitere Vervollkommnung dieses Prinzips wurde vor etlichen Jahren durch seinen Pionier, Sidney A. Bernhard (1927–1988; University of Oregon, Eugene) entdeckt, ist jedoch weitgehend unbeachtet geblieben: die „Metabolit-modulierte dynamische Enzymassoziation“ aufeinanderfolgender Mitglieder einer Reaktionskette. Hier werden nach dem Prinzip einer dynamischen Assoziation heterologe Enzympaarungen eingeleitet, die bis zur Umsetzung eines Substrates Bestand haben. Nach diesem Ereignis dissoziiert das „Donorenzym“, während das „Akzeptorenzym“ assoziiert. In einem ständigen Wechsel von Akzeptor- und Donorfunktionen werden damit Metabolite „weitergereicht“ und verändert.
Dieses Prinzip erklärt die Tatsache, dass aufeinanderfolgende Enzyme, wie die Glycerinaldehyd-3-phosphat-Dehydrogenase (GAPDH) und die Phosphoglyceratkinase (PGK) der Glykolyse nur schwer voneinander zu trennen sind – und wenn, dann unter Aktivitätsverlust.
Schritte im Einzelnen
- Fructose-1,6-bisphosphatase (FBPase, rot) wird durch aktive Phosphofructokinase (PFK, grün) in Schach gehalten. Dadurch wird in den meisten (aber nicht allen) Geweben der gleichzeitige Ablauf gegenläufiger Reaktionen verhindert;
- gleichzeitige Aktivität von PFK und FBPase in einem sogenannten „Substratzyklus“ („futile cycle“) kann jedoch sinnvoll sein (regulatorisches Phänomen, Wärmeerzeugung bei einigen Insekten);
- Fructose-1.6-bisphosphat (F-1.6BP) bindet an Aldolase und bewirkt dadurch
- die Dissoziation des jetzt inaktiven (roten) Vorläuferenzyms PFK; gleichzeitig veranlasst es die Assoziation des noch inaktiven Folgeenzyms (Glycerinaldehyd-3-phosphat-dehydrogenase, GAPDH, bzw. Glycerinphosphat-dehydrogenase, GDH)
- Einschlagen des GDH (NADH,H+-Überschuss) bzw. GAPDH-Weges (NAD+-Überschuss) wird durch den Energiestatus der Zelle bestimmt (NADH,H+-Mangel aktiviert energieerzeugende, katabole Wege, hier die Glykolyse). Die Aktivierung von GDH und GAPDH wird durch Assoziation der inaktiven (roten) Dimer-Formen in die aktiven Tetramere (grün) unterstützt.