Phosphotransferasesystem

(Weitergeleitet von Phosphotransferase-System)
Ablauf des aktiven Transportes per Gruppentranslokation durch eine Zellmembran, oben für Escherichia coli, unten für Bacillus subtilis.

Das Phosphotransferasesystem (PTS), genauer Phosphoenolpyruvat-Phosphotransferasesystem (PEP-PTS) ist ein aktives Stofftransportsystem von Mikroorganismen, das über Gruppentranslokation arbeitet. Bislang wurde es nur bei Bakterien nachgewiesen.[1]

Hierbei wird der hochenergetische Phosphatrest von Phosphoenolpyruvat (PEP) über mehrere Proteinkinasen (Signaltransduktion) zunächst auf die "Vermittlerproteine" (E1, HPr) und schließlich auf das Substrat, meist Hexosen (Glucose, Mannose, Fructose) oder Zuckeralkohole (z. B. Glucitol, Mannitol) übertragen. Das Substrat wird durch Membranproteine (Translokasen, die Energie-unabhängig agieren und daher nur ein Gleichgewicht einstellen) ins Cytoplasma eingeschleust, wo es dann schließlich phosphoryliert vorliegt. Dadurch wird das Substratmolekül dem Gleichgewicht entzogen, denn der Transporter kann nur unphosphorylierte Moleküle binden und translozieren. Aus diesem Grund kann die Zelle die Substrate gegen den Konzentrationsgradienten in die Zelle pumpen. PEP liefert dafür die Energie, es wird dabei zu Pyruvat umgewandelt.

Der erste Reaktionsschritt besteht hierbei aus der Übertragung des Phosphatrests auf das unspezifische Enzym I (EI), welches anschließend ein Histidin-haltiges Protein (HPr) an seinem Histidinrest phosphoryliert. Erst die nun folgenden Übertragungsschritte auf den Enzymkomplex Enzym II (EII) sind substratspezifisch. Dieser ist aus mindestens drei Domänen (A bis C) aufgebaut, welche systemabhängig zu einem Komplex fusionieren oder separat im Cytoplasma der Zelle vorliegen können. Das eigentliche Transportprotein ist hierbei das Enzym II C, welches in die Membran integriert ist. Enzym IIB ist die einzige Komponente dieses Systems, die an einem Cysteinrest phosphoryliert wird; alle anderen Komponenten erfahren eine Übertragung auf einen Histidinrest.

Das PTS ist ebenfalls an der Regulation der Stoffwechselwege beteiligt. Da viele chemoheterotrophe Bakterien Glucose als bevorzugte Kohlenstoffquelle nutzen, werden bei deren Verfügbarkeit Stoffwechselwege zur Verwertung anderer Zucker auf Transkriptionsebene abgeschaltet (Katabolitrepression). Das E IIA-Protein für den Glucosetransport aus Escherichia coli aktiviert in seiner phosphorylierten Form die Adenylatcyclase, welche cAMP synthetisiert. cAMP wirkt mit seinem Rezeptorprotein CRP als Transkriptionsaktivator für die Expression von Genen deren Produkte die Aufnahme alternativer Kohlenstoffquellen ermöglichen.

In seiner dephosphorylierten Form inhibiert E IIA zudem Transporter für die Aufnahme anderer Zucker.

Literatur

  • Deutscher, J., Francke, C. und Postma, PW. (2006): How phosphotransferase system-related protein phosphorylation regulates carbohydrate metabolism in bacteria. In: Microbiol Mol Biol Rev. 70(4); 939–1031; PMID 17158705; PDF (freier Volltextzugriff, engl.)
  • Siebold, C., Flükiger, K., Beutler, R. und Erni, B. (2001): Carbohydrate transporters of the bacterial phosphoenolpyruvate: sugar phosphotransferase system (PTS). In: FEBS Lett. 504(3); 104–111; PMID 11532441; PDF (freier Volltextzugriff, engl.)

Einzelnachweise

  1. 4.A: Phosphotransfer-driven group translocators. In: TCDB. Saier Lab Bioinformatics, abgerufen am 16. September 2010 (english).

Diese Artikel könnten dir auch gefallen

Die letzten News aus den Naturwissenschaften

22.01.2021
Festkörperphysik - Quantenoptik - Thermodynamik
Physiker filmen Phasenübergang mit extrem hoher Auflösung
Laserstrahlen können genutzt werden, um die Eigenschaften von Materialien gezielt zu verändern.
21.01.2021
Sonnensysteme - Planeten
Die Entstehung des Sonnensystems in zwei Schritten
W
21.01.2021
Exoplaneten
Die Entstehung erdähnlicher Planeten unter der Lupe
Innerhalb einer internationalen Zusammenarbeit haben Wissenschaftler ein neues Instrument namens MATISSE eingesetzt, das nun Hinweise auf einen Wirbel am inneren Rand einer planetenbildenden Scheibe um einen jungen Stern entdeckt hat.
20.01.2021
Kometen_und_Asteroiden
Älteste Karbonate im Sonnensystem
Die Altersdatierung des Flensburg-Meteoriten erfolgte mithilfe der Heidelberger Ionensonde.
20.01.2021
Quantenphysik - Teilchenphysik
Einzelnes Ion durch ein Bose-Einstein-Kondensat gelotst.
Transportprozesse in Materie geben immer noch viele Rätsel auf.
20.01.2021
Sterne - Astrophysik - Klassische Mechanik
Der Tanz massereicher Sternenpaare
Die meisten massereichen Sterne treten in engen Paaren auf, in denen beide Sterne das gemeinsame Massenzentrum umkreisen.
19.01.2021
Sonnensysteme - Sterne - Biophysik
Sonnenaktivität über ein Jahrtausend rekonstruiert
Ein internationales Forschungsteam unter Leitung der ETH Zürich hat aus Messungen von radioaktivem Kohlenstoff in Baumringen die Sonnenaktivität bis ins Jahr 969 rekonstruiert.
19.01.2021
Quantenoptik - Teilchenphysik
Forschungsteam stoppt zeitlichen Abstand von Elektronen innerhalb eines Atoms
Seit mehr als einem Jahrzehnt liefern Röntgen-Freie-Elektronen-Laser (XFELs) schon intensive, ultrakurze Lichtpulse im harten Röntgenbereich.
15.01.2021
Sterne - Strömungsmechanik
Welche Rolle Turbulenzen bei der Geburt von Sternen spielen
A
14.01.2021
Thermodynamik
Wie Aerosole entstehen
Forschende der ETH Zürich haben mit einem Experiment untersucht, wie die ersten Schritte bei der Bildung von Aerosolen ablaufen.