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{{Infobox Protein
| Name =
| Bild = PBB Protein ACHE image.jpg
| Bild_legende = Bändermodell des Monomers der AChE vom Menschen im Komplex mit [[Fasciculin]] (ein Schlangentoxin), nach {{PDB|1B41}}
| PDB = {{PDB2|1b41}}, {{PDB2|1f8u}}, {{PDB2|1vzj}}, {{PDB2|1PUV}}, {{PDB2|1PUW}}, {{PDB2|2CLJ}}, {{PDB2|2X8B}}, {{PDB2|3LII}} {{PDB2|4BDT}}, {{PDB2|4EY4}}, {{PDB2|4EY5}}, {{PDB2|4EY6}}, {{PDB2|4EY7}}, {{PDB2|4EY8}}, {{PDB2|4M0E}}, {{PDB2|4M0F}}, {{PDB2|4PQE}}
| Groesse = 58,4 bis 67,4 [[Atomare Masseneinheit|Kilodalton]] / 526 bis 617 [[Aminosäure]]n (je nach Isoform)
| Kofaktor =
| Precursor =
| Struktur = Homotetramer
| Isoformen = 4
| HGNCid = 108
| Symbol = AChE
| AltSymbols = ARAChE, N-AChE, YT
| OMIM = 100740
| UniProt = P22303
| MGIid = 87876
| CAS = {{CASRN|9000-81-1|Q58880920}}
| CASergänzend =
| ATC-Code = 
| DrugBank =
| Wirkstoffklasse =
| EC-Nummer = 3.1.1.7
| Kategorie = Esterase
| Reaktionsart = [[Hydrolyse]]
| Substrat = Acetylcholin + H<sub>2</sub>O
| Produkte = Cholin + Acetat
| Homolog_fam = Carboxylesterase
| Taxon = [[Chordatiere]]
| Taxon_Ausnahme =
| Orthologe = {{Protein Orthologe
| Spezies1 = Mensch
| Spezies2 = Hausmaus
| S1_EntrezGene = 43
| S1_Ensembl =ENSG00000087085
| S1_RefseqmRNA =NM_000665
| S1_RefseqProtein = NP_000656
| S1_GenLoc_db = hg38
| S1_GenLoc_chr = 7
| S1_GenLoc_start =100889994
| S1_GenLoc_end =100896686
| S1_Uniprot = P22303
| S2_EntrezGene = 11423
| S2_Ensembl = ENSMUSG00000023328
| S2_RefseqmRNA =NM_001290010
| S2_RefseqProtein = NP_001276939
| S2_GenLoc_db = mm10
| S2_GenLoc_chr = 5
| S2_GenLoc_start = 137285849
| S2_GenLoc_end = 137294466
| S2_Uniprot = P21836
}}
}}
[[Datei:Acetylcholinesterase-1EA5.png|mini|Bändermodell der AChE von ''Torpedo californica'' im Komplex mit Huperzin, nach {{PDB2|1EA5}}]]
Die '''Acetylcholinesterase''' ('''AChE''') ist ein [[Enzym]] aus der Gruppe der [[Cholinesterase]]n, welches spezifisch den [[Neurotransmitter]] [[Acetylcholin]] (ACh) in [[Essigsäure]] und [[Cholin]] [[Hydrolyse|hydrolysiert]].

== Wirkung ==
Die AChE wirkt vor allem im [[Zentralnervensystem]] (ZNS), an neuromuskulären [[Synapse]]n (wie der [[Motorische Endplatte|motorischen Endplatte]]) sowie im vegetativen [[Nervensystem]], da hier bevorzugt ACh als Neurotransmitter zur [[Exozytose]] verwendet wird. Die Acetylcholinesterase ist eines der schnellsten Enzyme überhaupt (diffusionskontrolliert, siehe [[Enzymkinetik]] und [[Diffusion]]). Die große Geschwindigkeit ist erforderlich, um den Zeitabstand der von den [[Neuron]]en übertragenen Erregungen durch sofortigen Abbau des Neurotransmitters so kurz wie möglich zu halten.

== Struktur des aktiven Zentrums des Enzyms ==
Das [[Aktives Zentrum|Aktive Zentrum]] liegt in einer 20 [[Ångström (Einheit)|Ångström]] (2 Nanometer) tiefen ''Tasche'' im Enzym (im Englischen auch als ''gorge'', also Schlucht, bezeichnet) und besteht aus einer katalytischen Triade (Teil der ''esteratischen Stelle'' ES), bestehend aus den [[Aminosäure]]n [[Serin]], [[Histidin]] und [[Glutaminsäure]], an der die Spaltung des Acetylcholins stattfindet, und an der gegenüberliegenden Seite (in etwas über 4 Ångström (0,4 nm) Abstand), einer anionischen Stelle (AS), an der das Stickstoffatom des Acetylcholins anbindet. In der Nähe der ES gibt es weitere Bindungsstellen, wie einer Tasche für die [[Acylgruppe]] des Acetylcholins.<ref>Hay Dvir, Israel Silman, Michal Harel, Terrone Rosenberry, Joel Sussman: ''Acetylcholinesterase: From 3D Structure to Function''. In: ''[[Chem. Biol. Interact.]]'', Band 187, 2010, S. 10–22, Figure 7,8, {{PMC|2894301}}.</ref> Die Bezeichnungen stammen noch aus der Zeit vor der genauen dreidimensionalen Strukturbestimmung des Enzyms: ES (esteratic site) mit dem aktiven Zentrum, anionischer Stelle AS (anionic site) und außerhalb der tiefen ''Tasche'' an deren äußerem Rand die periphere anionische Stelle (PAS),<ref>Siehe Figur 2 in Dvir u. a.: ''Acetylcholinesterase''. In: ''Chem. Biol. Interact.'', Band 187, 2010.</ref> die für die Bindung einer Reihe von AChE-Hemmern von Bedeutung ist (wie dem [[Schlangengift]] [[Fasciculin]]) und für [[Allosterie|allosterische]] Modulation der Enzymfunktion.

== Cholinesteraseinhibitoren ==
Hemmstoffe der Cholinesterase erhöhen die Konzentration von Acetylcholin sowohl an der motorischen Endplatte von Muskelzellen als auch im [[Parasympathikus|parasympathischen Nervensystem]]. Ihre Anwendung ist in der Medizin weit verbreitet.
* [[Neostigmin]] wird oftmals am Ende einer [[Narkose]] verabreicht, um die Wirkung von [[Muskelrelaxans|Muskelrelaxanzien]] aufzuheben. Dazu wird es mit [[Atropin]] kombiniert, um gezielt nur auf Muskelzellen zu wirken.
* Das länger wirksame [[Pyridostigmin]] wird in Form des nicht ZNS-gängigen Salzes Pyridostigminiumbromid bei ''[[Myasthenia gravis]]'' angewandt.
* [[Physostigmin]] ist im Gegensatz zu Neostigmin [[Blut-Hirn-Schranke|ZNS-gängig]] und dient zur Therapie bei [[Anticholinerges Syndrom|zentral anticholinergem Syndrom]].
* [[Donepezil]], [[Rivastigmin]], [[Tacrin]] und [[Galantamin]], die für die symptomatische Behandlung der [[Alzheimer-Krankheit]] zugelassen sind, sind Cholinesteraseinhibitoren.

Laut einer schwedischen Studie wirken Donepezil, Rivastigmin und Galantamin auch kardioprotektiv. Patienten, welche diese Medikamente gegen ihre Alzheimer-Krankheit einnahmen, erlitten zu einem Drittel weniger einen [[Herzinfarkt]]. Auch die Mortalität war in dieser Gruppe geringer.<ref name="DOI10.1093/eurheartj/eht182">P. Nordstrom, D. Religa, A. Wimo, B. Winblad, M. Eriksdotter: ''The use of cholinesterase inhibitors and the risk of myocardial infarction and death: a nationwide cohort study in subjects with Alzheimer’s disease.'' In: ''[[European Heart Journal]].'' 34, 2013, S. 2585–2591. [[doi:10.1093/eurheartj/eht182]]</ref>
Darüber hinaus hemmen möglicherweise manche Bestandteile von ''[[Harpagophytum procumbens]]'' (Teufelskralle) die Cholinesterasen, darunter auch die Acetylcholinesterase.<ref>{{Literatur |Autor=M. I. Georgiev, K. Alipieva, I. E. Orhan |Titel=Cholinesterases inhibitory and antioxidant activities of Harpagophytum procumbens from in vitro systems |Sammelwerk=Phytother. Res. |Datum=2012-02 |Seiten=313–316 |DOI=10.1002/ptr.3555 |PMID=21721061}}</ref>

Eine weitere Anwendung von Cholinesterasehemmstoffen sind [[Insektizid]]e, wie
* [[Parathion]] (E 605) oder [[Malathion]]
und [[chemische Kampfstoffe]] wie
* [[Sarin]], [[Tabun]], [[Soman]], [[VX]] und [[Nowitschok]].

Die Acetylcholinesterase wird unter anderem durch [[Phosphorsäureester|Organophosphorsäureester]] durch [[Phosphorylierung]] des [[Serin]]s gehemmt. Das Enzym wird unwirksam, kann also das ACh nicht mehr hydrolysieren, und ACh wird im [[Synaptischer Spalt|synaptischen Spalt]] in höherer [[Stoffmengenkonzentration|Konzentration]] angereichert. Die Erhöhung des Parasympathikotonus führt zur motorischen und sensitiven Überstimulation innerer Organe, insbesondere zu Krämpfen des Magen-Darm-Traktes, und kann Tod durch [[Atemlähmung]] zur Folge haben. Analog wirken verschiedene als Insektizide eingesetzte [[Carbamate]], die ihre [[Carbamate|Carbamatgruppe]] auf das Serin übertragen und das Enzym so deaktivieren. Weitere AChE-Hemmstoffe sind z. B. [[Diisopropylfluorphosphat]] (DIFP), [[4-Chlormercuribenzoesäure]] und [[Huperzin|Huperzin A]].

Eine Reihe von [[Nervengift|Nervenkampfstoffen]] vom Typ organischer Phosphorsäureester wie [[Sarin]], [[VX]] und [[Nowitschok]] wirken als besonders effiziente AChE-Hemmer, bei denen sich die Moleküle in die ''tiefe Tasche'' des Enzyms selbst einpassen mit Mimese der Bindung des Acetylcholins an ES und AS selbst. Die Aminogruppe von VX und Nowitschok bindet dabei an die AS, die Phosphorsäureestergruppe an die ES. Die Kampfstoffe [[Phosphorylierung|phosphorylieren]] das Serin im aktiven Zentrum und bilden mit ihm eine kovalente Bindung. In einer für den jeweiligen Nervenkampfstoff spezifischen Weise folgt ein mehr oder weniger schnell einsetzender ''Alterung'' genannter Prozess, der zu irreversiblem Funktionsverlust des Enzyms führt.<ref>Horst Thiermann, Nadine Aurbek, Franz Worek: ''Treatment of Nerve Agent Poisoning''. In: Franz Worek, John Jenner, Horst Thiermann (Hrsg.): ''Chemical Warfare Toxicology''. Royal Society of Chemistry, Band 2, 2016, S. 4.</ref> Der sich bei der Alterung durch Dealkylierung an der Phosphorgruppe ausbildende Komplex mit [[Konformationsänderung]] ist dann widerstandsfähig gegen spontane Hydrolyse und die als Gegenmittel verabreichten starken Nukleophile ([[Oxime]]).

== Sonstige Verwendung ==
Acetylcholinesterase wird auch in Geräten zur Trinkwasserkontrolle beziehungsweise zur Untersuchung von Proben auf Insektizide oder andere acetylcholinesterasehemmende Giftstoffe verwendet.

== Siehe auch ==
* [[Pseudocholinesterase]]

== Literatur ==
* Hay Dvir, Israel Silman, Michal Harel, Terrone Rosenberry, Joel Sussman: ''Acetylcholinesterase: From 3D Structure to Function''. In: ''Chem. Biol. Interact.'', Band 187, 2010, S. 10–22, {{PMC|2894301}}

== Weblinks ==
* [https://proteopedia.org/wiki/index.php/Acetylcholinesterase ''Acetylcholinesterase''.] Proteopedia; mit manipulierbaren 3D-Modellen (englisch)

== Einzelnachweise ==
<references />

{{Normdaten|TYP=s|GND=4129688-6|LCCN=sh/92/004641}}

[[Kategorie:Esterase]]
[[Kategorie:Codiert auf Chromosom 7 (Mensch)]]

Acetylcholinesterase - Versionsgeschichte

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