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Lexikon der Biochemie: Carboanhydrase

Carboanhydrase,Carbonatdehydratase, Kohlensäureanhydratase (EC 4.2.1.1), ein weit verbreitetes zinkhaltiges Enzym, das in den meisten Organen und Organismen monomer vorliegt. C. katalysiert die reversible Hydration des Kohlendioxids (CO2 + H2O

H+ + HCO

) mit einer der größten bekannten Wechselzahlen. Außerdem hat die C. eine geringe Hydrationswirkung auf Aldehyde und zeigt eine geringe Esteraseaktivität. Als wichtiger Regulator des Säure-Basen-Haushalts spielt die C. eine entscheidende Rolle sowohl bei der Atmung, dem CO2-Transport wie auch bei anderen physiologischen Vorgängen, wo die schnelle gegenseitige Umwandlung von Kohlendioxid in Hydrogencarbonat und umgekehrt lebensnotwendig ist. Hohe Konzentrationen an C. werden außer in Erythrocyten und Magenschleimhaut noch in Niere und Augenlinse sowie bei Fischen in den Kiemen, Verdauungsdrüsen und in der Schwimmblase gefunden. Weiterhin wurden C.-Aktivitäten in allen Nichtwirbeltierklassen, bei höheren und niederen Pflanzen und in Bakterien nachgewiesen. Die am besten untersuchte Erythrocyten-C. ist die des Menschen, welche aus drei Isoenzymen besteht: A, B und C. Die A- und B-Formen sind sich sehr ähnlich. C. B und C unterscheiden sich deutlich sowohl in der Sequenz ihrer 256 (Mr 28kDa) bzw. 259 (Mr 28,5kDa) Aminosäuren als auch in ihrer Kettenkonformation und katalytischen Aktivität. Mit Ausnahme der C. der Petersilie (Mr 180 kDa; 6 Untereinheiten mit Mr von je 29kDa und einem Zinkatom) bestehen die C. aus einer einzelnen Polypeptidkette (Mr 28-30 kDa) und einem für die Katalysewirkung essenziellen Zinkatom. Das Zn befindet sich in einer hydrophoben Tasche, wobei drei seiner vier Liganden Histidinreste sind. Weitere gemeinsame Charakteristika der C. B und C sind das Fehlen von Disulfidbrücken und ein relativ hoher Anteil an β-Strukturen, die bei der C-Form 37% im Vergleich zu 20 % α-Helixanteilen der Konformation ausmachen. Von den zahlreichen Inhibitoren für C. sind die monovalenten Sulfid-, Cyanid- und Cyanationen die stärksten (z.B. K1 für Sulfidionen 2·10-6 M). Von den Sulfonamiden ist das Acetazolamid (2-Acetylamino-1,3,4-thiodiazol-5-sulfonamid) der am häufigsten für therapeutische Zwecke eingesetzte Inhihitor (zur Glaukombehandlung). [W.S. Sly u. P.Y. Hu "Human Carbonic Anhydrase and Carbonic Anhydrase Deficiencies" Annu. Rev. Biochem. 64 (1995) 375-401]

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