Transglutaminasen

Protein-Glutamin-γ-Glutamyltransferase
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Bezeichner
Gen-Name(n)	F13A1, EPB42, TGM1, TGM2, TGM3, TGM4, TGM5, TGM6, TGM7
Externe IDs	CAS-Nummer: 80146-85-6
Enzymklassifikation
EC, Kategorie	2.3.2.13  Transferase
Reaktionsart	Übertragung von Alkylresten innerhalb oder zwischen Proteinen
Substrat	Xaa-Gln-Xaa + Yaa-Lys-Yaa
Produkte	Xaa-Glu(Xaa)-Lys(Yaa)-Yaa + NH3
Vorkommen
Übergeordnetes Taxon	Eukaryoten, manche Bakterien[1]

Transglutaminasen (genauer: Protein-Glutamin-γ-Glutamyltransferasen) sind Enzyme, die Quervernetzungen innerhalb von oder zwischen Proteinen herstellen können, wodurch die Eigenschaften des Substrats stark verändert werden. Ein Beispiel ist die Verfestigung von Fibrin bei der Blutgerinnung durch Faktor XIII. Transglutaminasen sind in allen Eukaryoten zu finden, beim Menschen kennt man acht solcher Enzyme, deren Funktion neben der Blutgerinnung in der Stabilisierung verschiedener Strukturproteine liegt. Mutationen, die zu Erbkrankheiten führen, sind von F13A1, EPB42, TGM1 und TGM5 bekannt.^[2]

Die meisten bekannten Transglutaminasen aus höheren Organismen sind Calcium-abhängig, daneben sind aber auch Calcium-unabhängige bakterielle Transglutaminasen (z. B. Streptomyces mobaraensis) bekannt, die keinen gemeinsamen Ursprung mit eukaryotischen Transglutaminasen haben.

Katalysierte Reaktion

Transglutaminase katalysiert den Acyl-Transfer von proteingebundenen Glutamin-Resten auf primäre Amine. Ist an der Reaktion neben der γ-Glutamylgruppe der Aminosäure Glutamin auch die ε-Aminofunktion eines Lysin-Restes beteiligt kommt es zu einer intra- bzw. intermolekularen Vernetzung von Proteinen durch Ausbildung einer Isopeptidbindung.^[3]

Im aktiven Zentrum der Transglutaminase befindet sich ein reaktiver Cystein-Rest (E-SH). Die Reaktion gliedert sich in zwei Teilschritte, wobei im ersten Schritt unter Ausbildung des Acyl-Enzym-Komplexes Ammonium-Ionen freigesetzt werden. Im zweiten Schritt erfolgt unter Freisetzung des Enzyms die Übertragung auf primäre Amine. Die ausgebildete Isopeptidbindung ist aus biochemischer Sicht sehr stabil, da sie nicht enzymatisch durch Proteasen gespalten werden kann.

Medizin

Die Gewebetransglutaminase (Transglutaminase2, TG2) hat eine herausragende Bedeutung für die Zöliakiediagnostik erlangt. Diese Nahrungsunverträglichkeit gegenüber Getreideproteinen führt zur Bildung von Autoantikörpern gegen die körpereigene Gewebetransglutaminase. Diese Autoantikörper wiederum können durch Diagnostika einfach und sicher zur Diagnose der Zöliakie nachgewiesen werden.^[4][5][6]

Anwendung als Fleischkleber

Ein industrielles Anwendungsgebiet der Transglutaminase ist die Quervernetzung von Proteinen in Wurstwaren und „restrukturiertem“ Fleisch (Formfleisch) sowie von Fisch- und Milchprodukten. Für industrielle Nutzung wird Transglutaminase aus Streptomyces mobaraensis gewonnen.

„Auf dem europäischen Markt wird derzeit nur ein Transglutaminase-Präparat angeboten. Das Enzym wird mithilfe des konventionellen Bakteriums Streptoverticillium mobaraense (syn.: mobaraensis) gewonnen.“ ^[7].

Einzelnachweise

1. ↑ EC 2.3.2.13
2. ↑ Uniprot-Suchergebnis
3. ↑ Swiss Institute of Bioinformatics (SIB): PROSITE documentation PDOC00473. Abgerufen am 26-Sep-2011 (englisch). 
4. ↑ Korponay-Szabó IR, Halttunen T, Szalai Z, et al.: In vivo targeting of intestinal and extraintestinal transglutaminase 2 by coeliac autoantibodies. In: Gut. 53, Nr. 5, Mai 2004, S. 641–8. PMID 15082580. Volltext bei PMC: 1774023.
5. ↑ Lindfors K, Kaukinen K, Mäki M: A role for anti-transglutaminase 2 autoantibodies in the pathogenesis of coeliac disease?. In: Amino Acids. 36, Nr. 4, April 2009, S. 685–91. doi:10.1007/s00726-008-0127-5. PMID 18594945.
6. ↑ Caputo I, Barone MV, Martucciello S, Lepretti M, Esposito C: Tissue transglutaminase in celiac disease: role of autoantibodies. In: Amino Acids. 36, Nr. 4, April 2009, S. 693–9. doi:10.1007/s00726-008-0120-z. PMID 18600381.
7. ↑ Quelle: excduler am 12. April 2010 bei Focus online Fragen