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Lexikon der Biologie: Phosphotransferase-System

Phosphotransferase-System s, Abk. PTS, ein in vielen Bakterien vorkommender, auch als Gruppentranslokation bezeichneter Mechanismus zur Aufnahme von Zuckern. Durch das PTS werden eine Reihe extrazellulärer Zucker („PTS-Zucker“; Zucker, die durch dieses System erkannt und in die Zelle transportiert werden) durch die bakterielle Zellmembran (Bakterienmembran) transportiert und gleichzeitig phosphoryliert (Phosphorylierung). Die dann intrazellulär vorliegenden Zuckerphosphate werden in die Glykolyse eingeschleust. Das PTS kann daher auch als (vorgeschalteter) Bestandteil der Glykolyse betrachtet werden. Es besteht aus mehreren Proteinkomponenten und kann in einen allgemeinen und einen für jeweils einzelne Zucker spezifischen Teil unterteilt werden ( vgl. Abb. ). Der spezifische Teil umfaßt insbesondere verschiedene membranständige, zuckerspezifische Transportproteine. Diese können in phosphoryliertem Zustand die Zucker in die Zelle einschleusen und das Phosphat auf diese übertragen. Die Transportproteine selbst werden durch vorgeschaltete Enzyme phosphoryliert, wobei die Phosphatgruppe mit ihrer energiereichen Bindung über eine Reihe von vermittelnden Enzymen transportiert wird und ursprünglich von Phosphoenolpyruvat (PEP) stammt. Das PTS wird neben seiner Transportfunktion auch für die Chemorezeption der extrazellulären Zucker und Beeinflussung der Expression verschiedener Gene und Operonen (z.B. zuckerabbauende Operonen) verantwortlich gemacht, da es auf noch nicht genau verstandene Weise die Aktivität der Adenylat-Cyclase und somit den intrazellulären Gehalt an cAMP beeinflussen kann (cAMP bindendes Protein). Außerdem werden bei Vorhandensein von PTS-Zuckern diese bevorzugt aufgenommen und gleichzeitig der Import von Nicht-PTS-Zuckern, wie z.B. die Aufnahme von Lactose über die Lactose-Permease (Galactosid-Translokator), unterbunden. Auch die Regulation dieses Mechanismus erfolgt durch das PTS. aktiver Transport (Abb.), HPr-Protein.



Phosphotransferase-System

Das Enzym I (EI) des Phosphotransferase-Systems (PTS) nimmt eine Phosphatgruppe in energiereicher Bindung von PEP auf und leitet sie auf ein hitzestabiles Enzym (HPr) weiter. HPr kann nun die zuckerspezifischen Komponenten des PTS (Enzyme III und die Transportenzyme E II, jeweilige Spezifität durch hochgestellte Kleinbuchstaben angezeigt) phosphorylieren, wodurch letztlich PTS-Zucker in die Zelle aufgenommen und gleichzeitig phosphoryliert werden.

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