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Phosphatasen sind eine Gruppe von Enzymen die durch Wasseranlagerung Hydrolyse aus Phosphorsäureestern oder Polyphosphat

Phosphatasen

Phosphatasen sind eine Gruppe von Enzymen, die durch Wasseranlagerung (Hydrolyse) aus Phosphorsäureestern oder Polyphosphaten Phosphorsäure abspalten. Sie führen die reverse Reaktion einer Kinase durch. Die bekanntesten Vertreter dieser Gruppe sind die nach ihrem pH-Optimum benannten Enzyme saure Phosphatase und alkalische Phosphatase. Am häufigsten sind die nukleinsäurespaltenden Nukleasen, die DNA oder RNA depolymerisieren, d. h. in Bruchstücke zerlegen. Sie gehören in die Enzymklasse EC 3.1.-.-.

Phosphatasen
Enzymklassifikationen
EC, Kategorie 3.1.3.-, Hydrolase
Reaktionsart Hydrolyse einer Phosphorsäureesterbindung
Substrat Phosphorsäuremonoester + H2O
Produkte Alkohol + Phosphat
EC, Kategorie 3.1.4.-, Hydrolase
Reaktionsart Hydrolyse von Orthophosphorsäure-Esterbindungen
Substrat Orthophosphorsäureester + H2O
Produkte Alkohol + Phosphorsäureester
EC, Kategorie 3.1.5.-, Hydrolase
Reaktionsart Hydrolyse von Triphosphorsäure-Esterbindungen
Substrat Triphosphorsäureester + H2O
Produkte Alkohol + PPPi

Protein-Phosphatasen Bearbeiten

Protein-Phosphatasen entfernen die von Proteinkinasen an Aminosäurereste (zumeist Serin und Threonin oder Tyrosin) angehefteten Phosphatreste. Beides, die Phosphorylierung und Dephosphorylierung, sind wichtige Komponenten der Signalweiterleitung, z. B. im Metabolismus, wo die betroffenen Enzyme hierdurch in ihrer Aktivität moduliert werden. So sind alle am Abbau des Glykogens beteiligten Enzyme (Phosphorylase-Kinase, Glycogenphosphorylase) im phosphorylierten Zustand aktiv, das Syntheseenzym (UDP-Glykogensynthase) hingegen inaktiv. Phosphatasen verkehren diese Verhältnisse ins Gegenteil.

Es existieren (Stand 2013) knapp 20.000 registrierte Phosphoproteine mit mehr als 206.000 Phosphorylierungsstellen. Etwa 86 Prozent der Phosphoproteine von Säugern werden an Serinen modifiziert, etwa zwölf Prozent an Threoninen und etwa zwei Prozent an Tyrosinen. Etwas unter vier Prozent der menschlichen Proteine sind Proteinphosphatasen. Es gibt vier Klassen von Proteinphosphatasen, alkalische Phosphatasen, Ser/Thr-spezifische, Tyr-spezifische oder dualspezifische Proteinphosphatasen.

Alkalische Phosphatasen kommen v. a. im Darm vor und dephosphorylieren nicht nur Proteine, einige Isoenzyme darunter werden durch Homoarginin oder Levamisol und seine Derivate gehemmt, andere durch Imidazol.

Die Ser/Thr-spezifischen Proteinphosphatasen werden weiter in Typ I oder Typ II unterteilt. Typ-I-Phosphatasen wie z. B. PP1 werden durch die hitzestabilen Proteine Inhibitor-1 und Inhibitor-2 gehemmt und dephosphorylieren bevorzugt die β-Untereinheit der Phosphorylase-Kinase. Typ-II-Phosphatasen werden unterschieden nach einer Spontanaktivierung (Subtyp A), einer Ca2+-abhängigen oder einer Mg2+-abhängigen Aktivierung und dephosphorylieren bevorzugt die α-Untereinheit der Phosphorylase-Kinase. Ser/Thr-spezifische Phosphatasen werden u. a. durch Okadasäure, Calyculin A, Cyclosporin, FK-506, Microcystin-LR, Tautomycin, Fostriecin und Cantharidin gehemmt, mit variierender Wirksamkeit gegen die verschiedenen Isoformen.

Die Tyr-spezifischen Proteinphosphatasen besitzen eine konservierte gemeinsame katalytische Proteindomäne. Sie werden u. a. durch Orthovanadat, Peroxovanadate und Natriumfluorid gehemmt.

Die dualspezifischen Phosphatasen werden in drei Gruppen unterteilt, mit DSP1, DSP2, DSP4 und DSP5 in Gruppe I, weiterhin DSP6, DSP7, DSP9 und DSP10 in Gruppe II und DSP8 und DSP16 in Gruppe III, wobei Gruppe III PEST-Sequenzen aufweist. Darunter lokalisieren DSP1, DSP2, DSP4 und DSP5 im Zellkern, DSP6, DSP7 und DSP16 im Zytosol, DSP8, DSP9 und DSP10 in beiden Kompartimenten und DSP18 und DSP21 in Mitochondrien. Dualspezifische Proteinphosphatasen werden u. a. durch Orthovanadate gehemmt.

Serin-/Threonin-spezifische Protein-Phosphatasen Bearbeiten

Hier gibt es vier Klassen, die über ihre Lokalisierung in der Zelle und durch spezifische Inhibitoren reguliert werden:

Die ersten drei Enzyme zeigen trotz unterschiedlicher Substratspezifität in der katalytischen Domäne beträchtliche Homologie.

Literatur Bearbeiten

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Weblinks Bearbeiten

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Phosphatasen sind eine Gruppe von Enzymen die durch Wasseranlagerung Hydrolyse aus Phosphorsaureestern oder Polyphosphaten Phosphorsaure abspalten Sie fuhren die reverse Reaktion einer Kinase durch Die bekanntesten Vertreter dieser Gruppe sind die nach ihrem pH Optimum benannten Enzyme saure Phosphatase und alkalische Phosphatase Am haufigsten sind die nukleinsaurespaltenden Nukleasen die DNA oder RNA depolymerisieren d h in Bruchstucke zerlegen Sie gehoren in die Enzymklasse EC 3 1 PhosphatasenEnzymklassifikationenEC Kategorie 3 1 3 HydrolaseReaktionsart Hydrolyse einer PhosphorsaureesterbindungSubstrat Phosphorsauremonoester H2OProdukte Alkohol PhosphatEC Kategorie 3 1 4 HydrolaseReaktionsart Hydrolyse von Orthophosphorsaure EsterbindungenSubstrat Orthophosphorsaureester H2OProdukte Alkohol PhosphorsaureesterEC Kategorie 3 1 5 HydrolaseReaktionsart Hydrolyse von Triphosphorsaure EsterbindungenSubstrat Triphosphorsaureester H2OProdukte Alkohol PPPi Inhaltsverzeichnis 1 Protein Phosphatasen 1 1 Serin Threonin spezifische Protein Phosphatasen 2 Literatur 3 WeblinksProtein Phosphatasen BearbeitenProtein Phosphatasen entfernen die von Proteinkinasen an Aminosaurereste zumeist Serin und Threonin oder Tyrosin angehefteten Phosphatreste Beides die Phosphorylierung und Dephosphorylierung sind wichtige Komponenten der Signalweiterleitung z B im Metabolismus wo die betroffenen Enzyme hierdurch in ihrer Aktivitat moduliert werden So sind alle am Abbau des Glykogens beteiligten Enzyme Phosphorylase Kinase Glycogenphosphorylase im phosphorylierten Zustand aktiv das Syntheseenzym UDP Glykogensynthase hingegen inaktiv Phosphatasen verkehren diese Verhaltnisse ins Gegenteil Es existieren Stand 2013 knapp 20 000 registrierte Phosphoproteine mit mehr als 206 000 Phosphorylierungsstellen Etwa 86 Prozent der Phosphoproteine von Saugern werden an Serinen modifiziert etwa zwolf Prozent an Threoninen und etwa zwei Prozent an Tyrosinen Etwas unter vier Prozent der menschlichen Proteine sind Proteinphosphatasen Es gibt vier Klassen von Proteinphosphatasen alkalische Phosphatasen Ser Thr spezifische Tyr spezifische oder dualspezifische Proteinphosphatasen Alkalische Phosphatasen kommen v a im Darm vor und dephosphorylieren nicht nur Proteine einige Isoenzyme darunter werden durch Homoarginin oder Levamisol und seine Derivate gehemmt andere durch Imidazol Die Ser Thr spezifischen Proteinphosphatasen werden weiter in Typ I oder Typ II unterteilt Typ I Phosphatasen wie z B PP1 werden durch die hitzestabilen Proteine Inhibitor 1 und Inhibitor 2 gehemmt und dephosphorylieren bevorzugt die b Untereinheit der Phosphorylase Kinase Typ II Phosphatasen werden unterschieden nach einer Spontanaktivierung Subtyp A einer Ca2 abhangigen oder einer Mg2 abhangigen Aktivierung und dephosphorylieren bevorzugt die a Untereinheit der Phosphorylase Kinase Ser Thr spezifische Phosphatasen werden u a durch Okadasaure Calyculin A Cyclosporin FK 506 Microcystin LR Tautomycin Fostriecin und Cantharidin gehemmt mit variierender Wirksamkeit gegen die verschiedenen Isoformen Die Tyr spezifischen Proteinphosphatasen besitzen eine konservierte gemeinsame katalytische Proteindomane Sie werden u a durch Orthovanadat Peroxovanadate und Natriumfluorid gehemmt Die dualspezifischen Phosphatasen werden in drei Gruppen unterteilt mit DSP1 DSP2 DSP4 und DSP5 in Gruppe I weiterhin DSP6 DSP7 DSP9 und DSP10 in Gruppe II und DSP8 und DSP16 in Gruppe III wobei Gruppe III PEST Sequenzen aufweist Darunter lokalisieren DSP1 DSP2 DSP4 und DSP5 im Zellkern DSP6 DSP7 und DSP16 im Zytosol DSP8 DSP9 und DSP10 in beiden Kompartimenten und DSP18 und DSP21 in Mitochondrien Dualspezifische Proteinphosphatasen werden u a durch Orthovanadate gehemmt Serin Threonin spezifische Protein Phosphatasen Bearbeiten Hier gibt es vier Klassen die uber ihre Lokalisierung in der Zelle und durch spezifische Inhibitoren reguliert werden PP1 PP1G spielt eine Rolle bei der Blutzuckerregulation PP2A PP2B Synonym Calcineurin PP2CDie ersten drei Enzyme zeigen trotz unterschiedlicher Substratspezifitat in der katalytischen Domane betrachtliche Homologie Literatur BearbeitenO Davies P Mendes K Smallbone N Malys Characterisation of multiple substrate specific d ITP d XTPase and modelling of deaminated purine nucleotide metabolism In BMB Reports 45 4 2012 S 259 264 doi 10 5483 BMBRep 2012 45 4 259 PMID 22531138 S S Martin H E Senior Membrane adenosine triphosphatase activities in rat pancreas In Biochim Biophys Acta 602 1980 S 401 418 doi 10 1016 0005 2736 80 90320 x PMID 6252965 M V Riley M I Peters The localization of the anion sensitive ATPase activity in corneal endothelium In Biochim Biophys Acta 644 1981 S 251 256 doi 10 1016 0005 2736 81 90382 5 PMID 6114746 D Barford Molecular mechanisms of the protein serine threonine phosphatases In Trends Biochem Sci 21 11 Nov 1996 S 407 412 doi 10 1016 S0968 0004 96 10060 8 PMID 8987393 Z Y Zhang Protein tyrosine phosphatases structure and function 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