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Allosterisch beschreibt die Regulierung von Proteinen oder Enzymen durch Bindung eines Moleküls an eine andere Stelle als das aktive Zentrum.
Allosterisch beschreibt die Regulierung von Proteinen oder Enzymen durch Bindung eines Moleküls an eine andere Stelle als das aktive Zentrum.
Allosterisch (von griechisch allos = anders, stereos = Ort/Raum) bezeichnet in der Biochemie und Pharmakologie einen Regulationsmechanismus, bei dem ein Molekül nicht am aktiven Zentrum eines Proteins oder Enzyms bindet, sondern an einer räumlich getrennten Stelle, der sogenannten allosterischen Bindungsstelle. Diese Bindung verursacht eine Konformationsänderung des Proteins, die dessen Aktivität erhöht oder verringert.
Allosterische Regulation ist ein grundlegender Mechanismus der Zellsteuerung. Enzyme, Rezeptoren und Transportproteine können durch allosterische Effektoren in ihrer Funktion beeinflusst werden. Man unterscheidet zwischen:
Ein klassisches Beispiel ist die Feedback-Hemmung (Rückkopplungshemmung) in Stoffwechselwegen: Das Endprodukt einer Reaktionskette bindet allosterisch an das erste Enzym der Kette und hemmt so seine eigene weitere Produktion.
Manche Proteine bestehen aus mehreren Untereinheiten (Oligomere) und zeigen kooperatives Verhalten: Die Bindung eines Moleküls an eine Untereinheit verändert die Bindungsaffinität der anderen Untereinheiten. Das bekannteste Beispiel ist Hämoglobin, das Sauerstoff kooperativ und allosterisch bindet. Faktoren wie CO2, pH-Wert und 2,3-Bisphosphoglycerat regulieren allosterisch die Sauerstoffbindung.
In der modernen Arzneimittelforschung hat das allosterische Prinzip große Bedeutung erlangt. Allosterische Modulatoren sind Wirkstoffe, die nicht direkt an das aktive Zentrum eines Rezeptors oder Enzyms binden, sondern an eine separate Stelle. Dadurch können sie:
Dieser Ansatz ermöglicht eine feinere und spezifischere Steuerung von Signalwegen als die klassische direkte Hemmung oder Aktivierung. Beispiele sind bestimmte Beruhigungsmittel (Benzodiazepine), die allosterisch den GABAA-Rezeptor modulieren, sowie neuartige Wirkstoffe gegen Krebs, HIV oder neurologische Erkrankungen.
Das Verständnis allosterischer Mechanismen ist für die Medizin in vielen Bereichen bedeutsam:
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