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<title>Triosephosphatisomerase</title>
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<h1 id="firstHeading" class="firstHeading mw-first-heading"><span class="mw-page-title-main">Triosephosphatisomerase</span></h1>
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<div id="mw-content-text" class="mw-body-content mw-content-ltr" lang="de" dir="ltr"><div class="mw-content-ltr mw-parser-output" lang="de" dir="ltr"><table class="wikitable hintergrundfarbe-basis infobox float-right" id="Vorlage_Infobox_Protein_" style="font-size:90%; margin-top:0; width:350px;" summary="Infobox Protein">

<tbody><tr>
<th colspan="3" style="background:#90EE90; color:#202122;">Triosephosphatisomerase
</th></tr>
<tr style="text-align:center;">
<td colspan="3"><span typeof="mw:File"></span>
</td></tr>
<tr>
<td colspan="3" class="hintergrundfarbe1" style="text-align:center; font-size:smaller; font-weight:bold;">Bändermodell nach <a href="Protein_Data_Bank" title="Protein Data Bank">PDB</a>&nbsp;<a rel="nofollow" class="external text" href="https://www.rcsb.org/structure/2jk2">2jk2</a>
</td></tr>




<tr>
<td colspan="3" class="hintergrundfarbe1" style="font-size:smaller;">
<p>Vorhandene Strukturdaten: <span class=""><a rel="nofollow" class="external text" href="https://www.rcsb.org/structure/1HTI">1HTI</a></span>, <span class=""><a rel="nofollow" class="external text" href="https://www.rcsb.org/structure/1wyi">1wyi</a></span>, <span class=""><a rel="nofollow" class="external text" href="https://www.rcsb.org/structure/2jk2">2jk2</a></span>, <span class=""><a rel="nofollow" class="external text" href="https://www.rcsb.org/structure/2vom">2vom</a></span>
</p>
</td></tr>
<tr>
<th colspan="3" style="background:#90EE90; color:#202122;;">Eigenschaften des menschlichen Proteins
</th></tr>
<tr>
<td><a href="Molare_Masse" title="Molare Masse">Masse</a>/Länge <a href="Prim%C3%A4rstruktur" title="Primärstruktur">Primärstruktur</a>
</td>
<td colspan="2" style="text-align:center;">248 Aminosäuren
</td></tr>
<tr>
<td><a href="Sekund%C3%A4rstruktur" title="Sekundärstruktur">Sekundär-</a> bis <a href="Quart%C3%A4rstruktur" title="Quartärstruktur">Quartärstruktur</a>
</td>
<td colspan="2" style="text-align:center;">Homodimer
</td></tr>




<tr>
<td><a href="Isoform" title="Isoform">Isoformen</a>
</td>
<td colspan="2" style="text-align:center;">2
</td></tr>
<tr>
<th colspan="3" style="background:#90EE90; color:#202122;">Bezeichner
</th></tr>
<tr>
<td><a href="Human_Genome_Organisation" title="Human Genome Organisation">Gen-Name</a>
</td>
<td colspan="2" class="" style="text-align:center;"><i><a rel="nofollow" class="external text" href="https://www.genenames.org/tools/search/#!/all?query=12009">TPI1</a></i>
</td></tr>
<tr>
<td>Externe IDs
</td>
<td colspan="2" class="">
<ul><li><a href="GeneCards" title="GeneCards">GeneCards</a>:&nbsp;<a rel="nofollow" class="external text" href="http://www.genecards.org/cgi-bin/carddisp.pl?gene=TPI1">TPI1</a></li>
<li><a href="Online_Mendelian_Inheritance_in_Man" title="Online Mendelian Inheritance in Man">OMIM</a>:&nbsp;<a rel="nofollow" class="external text" href="https://www.ncbi.nlm.nih.gov/omim/109450">109450</a></li>
<li><a href="UniProt" title="UniProt">UniProt</a> <a rel="nofollow" class="external text" href="https://www.uniprot.org/uniprotkb/P60174">P60174</a></li>
<li><a href="Mouse_Genome_Informatics" title="Mouse Genome Informatics">MGI</a>:&nbsp;<a rel="nofollow" class="external text" href="https://www.informatics.jax.org/marker/MGI:98797">98797</a></li>
<li><a href="CAS-Nummer" title="CAS-Nummer">CAS-Nummer</a>:&nbsp;<span title="Untervorlage eingebunden: CASRN"></span><a rel="nofollow" class="external text" href="https://commonchemistry.cas.org/detail?cas_rn=9023-78-3">9023-78-3</a><span class="editoronly" style="display:none;"></span></li></ul>
</td></tr>




<tr>
<th colspan="3" style="background:#90EE90; color:#202122;">Enzymklassifikation
</th></tr>
<tr>
<td><a href="EC-Nummer" title="EC-Nummer">EC, Kategorie</a>
</td>
<td colspan="2" class="" style="text-align:center;"><a rel="nofollow" class="external text" href="https://www.brenda-enzymes.org/enzyme.php?ecno=5.3.1.1">5.3.1.1</a>,&nbsp;<a href="Isomerase" class="mw-redirect" title="Isomerase">Isomerase</a>
</td></tr>



<tr>
<td>Substrat
</td>
<td colspan="2" style="text-align:center;">Dihydroxyacetonphosphat (=Glyceronphosphat)
</td></tr>
<tr>
<td>Produkte
</td>
<td colspan="2" style="text-align:center;">D-Glycerinaldehyd-3-phosphat
</td></tr>

<tr>
<th colspan="3" style="background:#90EE90; color:#202122;">Vorkommen
</th></tr>
<tr>
<td style="background:#C3FDB8; color:#202122;">Homologie-Familie
</td>
<td colspan="2" style="text-align:center;"><a rel="nofollow" class="external text" href="http://hogenom.univ-lyon1.fr/query_sequence?seq=P60174">CLU_024251_2_0</a>
</td></tr>
<tr>
<td style="background:#C3FDB8; color:#202122;">Übergeordnetes <a href="Taxon" title="Taxon">Taxon</a>
</td>
<td colspan="2" style="text-align:center;"><a href="Chordatiere" title="Chordatiere">Chordatiere</a>
</td></tr>

<tr>
<td colspan="3" style="background:#90EE90; color:#202122; text-align:center;"><a href="Homologie_(Genetik)#Homologie_zwischen_verdoppelten_oder_fremden_Genen" title="Homologie (Genetik)">Orthologe</a>
</td></tr>
<tr>
<td style="background:#C3FDB8; color:#202122;">
</td>
<td style="background:#C3FDB8; color:#202122; text-align:center;">Mensch
</td>
<td style="background:#C3FDB8; color:#202122; text-align:center;">Hausmaus
</td></tr>
<tr>
<td style="background:#C3FDB8; color:#202122;"><a href="Entrez_Gene" title="Entrez Gene">Entrez</a>
</td>
<td><span class=""><a rel="nofollow" class="external text" href="https://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=gene&amp;cmd=retrieve&amp;dopt=default&amp;list_uids=7167&amp;rn=1">7167</a></span>
</td>
<td><span class=""><a rel="nofollow" class="external text" href="https://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=gene&amp;cmd=retrieve&amp;dopt=default&amp;list_uids=21991&amp;rn=1">21991</a></span>
</td></tr>
<tr>
<td style="background:#C3FDB8; color:#202122;"><a href="Ensembl" title="Ensembl">Ensembl</a>
</td>
<td><span class=""><small><small><a rel="nofollow" class="external text" href="http://www.ensembl.org/Homo_sapiens/geneview?gene=ENSG00000111669;db=core">ENSG00000111669</a></small></small></span>
</td>
<td><span class=""><small><small><a rel="nofollow" class="external text" href="http://www.ensembl.org/Mus_musculus/geneview?gene=ENSMUSG00000023456;db=core">ENSMUSG00000023456</a></small></small></span>
</td></tr>
<tr>
<td style="background:#C3FDB8; color:#202122;"><a href="UniProt" title="UniProt">UniProt</a>
</td>
<td><a rel="nofollow" class="external text" href="https://www.uniprot.org/uniprotkb/P60174">P60174</a>
</td>
<td><a rel="nofollow" class="external text" href="https://www.uniprot.org/uniprotkb/P17751">P17751</a>
</td></tr>
<tr>
<td style="background:#C3FDB8; color:#202122;"><a href="National_Center_for_Biotechnology_Information" title="National Center for Biotechnology Information">Refseq</a> (mRNA)
</td>
<td><a rel="nofollow" class="external text" href="https://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/viewer.fcgi?val=NM_000365">NM_000365</a>
</td>
<td><a rel="nofollow" class="external text" href="https://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/viewer.fcgi?val=NM_009415">NM_009415</a>
</td></tr>
<tr>
<td style="background:#C3FDB8; color:#202122;"><a href="National_Center_for_Biotechnology_Information" title="National Center for Biotechnology Information">Refseq</a> (Protein)
</td>
<td><a rel="nofollow" class="external text" href="https://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/viewer.fcgi?val=NP_000356">NP_000356</a>
</td>
<td><a rel="nofollow" class="external text" href="https://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/viewer.fcgi?val=NP_033441">NP_033441</a>
</td></tr>
<tr>
<td style="background:#C3FDB8; color:#202122;"><a href="Genlocus" title="Genlocus">Genlocus</a>
</td>
<td><span class=""> <a rel="nofollow" class="external text" href="https://genome.ucsc.edu/cgi-bin/hgTracks?org=Human?db=hg38&amp;position=chr12:6867420-6870946">Chr 12: 6.87 – 6.87 Mb</a> </span>
</td>
<td><span class=""> <a rel="nofollow" class="external text" href="https://genome.ucsc.edu/cgi-bin/hgTracks?db=mm10&amp;position=chr6:124810592-124814296">Chr 6: 124.81 – 124.81 Mb</a> </span>
</td></tr>
<tr>
<td style="background:#C3FDB8; color:#202122;"><a href="PubMed" title="PubMed">PubMed</a>-Suche
</td>
<td><span class=""><a rel="nofollow" class="external text" href="https://www.ncbi.nlm.nih.gov/sites/entrez?db=gene&amp;cmd=Link&amp;LinkName=gene_pubmed&amp;from_uid=7167">7167</a></span>
</td>
<td><span class=""><a rel="nofollow" class="external text" href="https://www.ncbi.nlm.nih.gov/sites/entrez?db=gene&amp;cmd=Link&amp;LinkName=gene_pubmed&amp;from_uid=21991">21991</a></span>
<p><span class="editoronly" style="display:none;"></span>
</p>
</td></tr></tbody></table><p><span class="editoronly" style="display:none;"></span>
</p><p>Die <b>Triosephosphatisomerase</b> (<i>TIM, TPI</i>) ist das <a href="Enzym" title="Enzym">Enzym</a>, das <a href="Dihydroxyacetonphosphat" title="Dihydroxyacetonphosphat">Dihydroxyacetonphosphat</a> (DHAP) zu <a href="Glycerinaldehyd-3-phosphat" title="Glycerinaldehyd-3-phosphat">Glycerinaldehyd-3-phosphat</a> (GAP) umwandelt. Dies ist ein Teilschritt der <a href="Glycolyse" class="mw-redirect" title="Glycolyse">Glycolyse</a>. TPI ist damit unverzichtbar für alle Lebewesen, die <a href="Glucose" title="Glucose">Glucose</a> oder <a href="Fructose" title="Fructose">Fructose</a> nur mittels Glycolyse verwerten können.
</p><p>Im Menschen kodiert ein Gen (TPI1) auf <a href="Chromosom_12_(Mensch)" title="Chromosom 12 (Mensch)">Chromosom 12</a>, Locus 12p13 das funktionelle Protein, mindestens drei <a href="Pseudogen" title="Pseudogen">Pseudogene</a> sind bekannt. Mutationen am Gen können <a href="Triosephosphat-Isomerase-Defizienz" title="Triosephosphat-Isomerase-Defizienz">Triosephosphat-Isomerase-Defizienz</a> verursachen.
</p><p>Ein potenter Inhibitor ist 2-Phosphoglycolat, das in Pflanzen im Zuge der <a href="Photorespiration" title="Photorespiration">Photorespiration</a> abgebaut wird.<sup id="cite_ref-1" class="reference"><a href="#cite_note-1"><span class="cite-bracket">[</span>1<span class="cite-bracket">]</span></a></sup>
</p>

<div class="mw-heading mw-heading2"><h2 id="Struktur">Struktur</h2></div>
<p>Die Triosephosphatisomerase ist ein Mitglied der all-α- und all-β-Klasse (α/β) von Proteinen und ein Homodimer, das aus zwei sequenzidentischen Untereinheiten (Ketten) mit jeweils 247 Aminosäuren besteht. Jedes TPI-Monomer (Kette) enthält den vollständigen Satz katalytischer Aminosäurereste, jedoch ist das Enzym nur in der oligomeren Form aktiv.<sup id="cite_ref-PMID18562316_2-0" class="reference"><a href="#cite_note-PMID18562316-2"><span class="cite-bracket">[</span>2<span class="cite-bracket">]</span></a></sup> Daher ist die <a href="Dimerisierung" title="Dimerisierung">Dimerisierung</a> für die volle Funktion des Enzyms wesentlich, obwohl nicht angenommen wird, dass eine Kooperativität zwischen den beiden aktiven Zentren besteht.<sup id="cite_ref-PMID2065677_3-0" class="reference"><a href="#cite_note-PMID2065677-3"><span class="cite-bracket">[</span>3<span class="cite-bracket">]</span></a></sup>
</p><p>Jede Untereinheit enthält 8 äußere <a href="%CE%91-Helix" title="Α-Helix">α-Helices</a>, die 8 innere <a href="%CE%92-Faltblatt#Struktur" title="Β-Faltblatt">β-Stränge</a> umgeben und eine konservierte Strukturdomäne bilden, die als geschlossenes <a href="Protein-Faltungsklasse#α/β" title="Protein-Faltungsklasse">α/β-Barrel</a> (α/β) oder genauer gesagt als <a href="TIM-Fass" title="TIM-Fass">TIM-Fass</a> (engl. <i>TIM barrel</i>) bezeichnet wird. Der TIM-Fass wurde ursprünglich nach dem Enzym benannt und ist schätzungsweise in 10&nbsp;% aller Enzyme enthalten. Charakteristisch für die meisten TIM-Fass-Domänen ist das Vorhandensein des aktiven Zentrums des Enzyms in den Regionen der unteren Schleife, die durch die acht Schleifen erzeugt werden, die die <a href="C-Terminus" title="C-Terminus"><i>C</i>-Termini</a> der β-Stränge mit den <a href="N-Terminus" title="N-Terminus"><i>N</i>-Termini</a> der α-Helices verbinden. TIM-Fassproteine teilen auch ein strukturell konserviertes Phosphatbindungsmotiv mit der Phosphatgruppe, die sich im Substrat oder in den Cofaktoren befindet.<sup id="cite_ref-PMID27899674_4-0" class="reference"><a href="#cite_note-PMID27899674-4"><span class="cite-bracket">[</span>4<span class="cite-bracket">]</span></a></sup>
</p><p>In jeder Kette tragen unpolare Aminosäuren, die ausgehend von den β-Strängen nach innen weisen, zum hydrophoben Kern der Struktur bei. Die α-Helices sind <a href="Amphiphilie" title="Amphiphilie">amphipathisch</a>: Ihre äußeren (mit Wasser in Kontakt tretenden) Oberflächen sind polar, während ihre inneren Oberflächen weitgehend hydrophob sind. Die Schleifen sind eine Mischung aus polaren und unpolaren Aminosäureresten.<sup id="cite_ref-PMID2204418_5-0" class="reference"><a href="#cite_note-PMID2204418-5"><span class="cite-bracket">[</span>5<span class="cite-bracket">]</span></a></sup>
</p>
<div class="mw-heading mw-heading2"><h2 id="Katalysiertes_Gleichgewicht">Katalysiertes Gleichgewicht</h2></div>
<p><span typeof="mw:File"></span> <span class="mwe-math-element mwe-math-element-inline"><span class="mwe-math-mathml-inline mwe-math-mathml-a11y" style="display: none;"><math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" alttext="{\displaystyle \rightleftharpoons }">
<semantics>
<mrow class="MJX-TeXAtom-ORD">
<mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0">
<mo class="MJX-variant" stretchy="false">⇌<!-- ⇌ --></mo>
</mstyle>
</mrow>
<annotation encoding="application/x-tex">{\displaystyle \rightleftharpoons }</annotation>
</semantics>
</math></span><img src="./_assets_/eb734a37dd21ce173a46342d1cc64c92/1c37b981df851b9e54e489e017b1481e37d418f3.svg" class="mwe-math-fallback-image-inline mw-invert skin-invert" aria-hidden="true" style="vertical-align: -0.338ex; width:2.324ex; height:1.843ex;" alt="{\displaystyle \rightleftharpoons }" loading="lazy"></span>
<span typeof="mw:File"></span>
</p><p>TPI stellt ein Gleichgewicht zwischen den Zwischenprodukten Dihydroxyacetonphosphat (DHAP) und Glycerinaldehyd-3-phosphat (GAP) her. Die Substrate entstehen aus Fructose-1,6-Bisphosphat in der vorgelagerten <a href="Aldolase" title="Aldolase">Aldolase</a>-Reaktion.
Das Gleichgewicht liegt stark auf der Seite des DHAP, für den Fortlauf der Glycolyse wird allerdings GAP benötigt, so dass sich das Gleichgewicht durch Produktentnahme verschiebt (<a href="Prinzip_vom_kleinsten_Zwang" title="Prinzip vom kleinsten Zwang">Prinzip von Le Chatelier</a>).
</p><p>Die <a href="Katalyse" title="Katalyse">Katalyse</a> erfolgt über ein Endiol- bzw. Endiolat-Intermediat. Hierbei tritt ein <a href="Glutamate" title="Glutamate">Glutamat</a>-Rest (Glu<sup>165</sup>) im aktiven Zentrum des Enzyms mit dem ungewöhnlich hohen pK<sub>s</sub>-Wert von 6,5 als <a href="Basen_(Chemie)" title="Basen (Chemie)">Base</a> auf, ein <a href="Histidin" title="Histidin">Histidin</a>-Rest (His<sup>95</sup>) als <a href="S%C3%A4ure" class="mw-redirect" title="Säure">Säure</a>.
</p><p>Die Umsetzung von DHAP zu GAP erfordert einen ausgefallenen <a href="Reaktionsmechanismus" title="Reaktionsmechanismus">Reaktionsmechanismus</a>, in dessen Verlauf Glu<sup>165</sup> ein H<sup>+</sup>-Ion vom C-Atom 2 abstrahiert, während His<sup>95</sup> ein H<sup>+</sup>-Ion ans C1-Atom abgibt.<sup id="cite_ref-6" class="reference"><a href="#cite_note-6"><span class="cite-bracket">[</span>6<span class="cite-bracket">]</span></a></sup> Dieser Mechanismus kann, da die <a href="Carboxygruppe" title="Carboxygruppe">Carboxygruppe</a> des Glu viel azider (saurer) als das C2-Atom ist, unter nicht-enzymatischen Bedingungen keinesfalls ablaufen.
Die <i>TIM</i> bildet durch die ideal auf das Substrat angelegte Umgebung des aktiven Zentrums hingegen sog. <a href="Low-barrier_hydrogen_bond" class="mw-redirect" title="Low-barrier hydrogen bond">Low-barrier hydrogen bonds</a> (<i>LBHB</i>) aus, eine spezielle Art von <a href="Wasserstoffbr%C3%BCckenbindung" title="Wasserstoffbrückenbindung">Wasserstoff-Brücken</a>, die mit −40 bis −80 kJ/mol (anstatt etwa −12 bis −30 kJ/mol) deutlich stabiler sind. Diese LBHB werden durch gleichzeitige Protonierung und Deprotonierung an den C-Atomen C1 bzw. C2 erreicht.
</p>

<div style="clear:both;"></div>
<p>Eine 10 Aminosäuren lange Sequenz des Enzyms, ein sogenannter Loop, verdeckt das aktive Zentrum im substratbeladenen Zustand. Einerseits wird damit das Endiol-Zwischenprodukt stabilisiert und die katalytische Aktivität auf diese Weise um den Faktor 10<sup>5</sup> erhöht, andererseits wird ein Entweichen dieses Zwischenprodukts verhindert – das Endiolphosphat würde spontan dephosphorylieren und sich zum toxischen <a href="Methylglyoxal" title="Methylglyoxal">Methylglyoxal</a> umlagern.<sup id="cite_ref-7" class="reference"><a href="#cite_note-7"><span class="cite-bracket">[</span>7<span class="cite-bracket">]</span></a></sup>
</p><p>Die TIM gilt, wie <a href="Jeremy_Knowles" class="mw-redirect" title="Jeremy Knowles">Jeremy Knowles</a> zeigte, als „<a href="Katalytisch_perfektes_Enzym" class="mw-redirect" title="Katalytisch perfektes Enzym">katalytisch perfektes Enzym</a>“. Dies bedeutet, dass Veränderungen am Enzym, gleich welcher Art, keine Umsatzsteigerung mehr herbeizuführen vermögen<sup id="cite_ref-8" class="reference"><a href="#cite_note-8"><span class="cite-bracket">[</span>8<span class="cite-bracket">]</span></a></sup>: Die <a href="Wechselzahl" title="Wechselzahl">Wechselzahl</a> von 4300 Substratmolekülumsätzen pro Sekunde wird nur durch die Diffusionsgeschwindigkeiten von Substrat und Produkt begrenzt.
</p>
<div class="mw-heading mw-heading2"><h2 id="Weblinks">Weblinks</h2></div>
<div class="sisterproject" style="margin:0.1em 0 0 0;"><div class="noviewer" style="display:inline-block; line-height:10px; min-width:1.6em; text-align:center;" aria-hidden="true" role="presentation"><span class="mw-default-size" typeof="mw:File"><span title="Wikibooks"></span></span></div><b><a href="https://de.wikibooks.org/wiki/Biochemie_und_Pathobiochemie:_Triosephosphat-Isomerase" class="extiw external" title="b:Biochemie und Pathobiochemie: Triosephosphat-Isomerase">Wikibooks: Biochemie und Pathobiochemie: Triosephosphat-Isomerase</a></b>&nbsp;– Lern- und Lehrmaterialien</div>
<div class="sisterproject" style="margin:0.1em 0 0 0;"><div class="noviewer" style="display:inline-block; line-height:10px; min-width:1.6em; text-align:center;" aria-hidden="true" role="presentation"><span class="mw-default-size" typeof="mw:File"><span title="Wikibooks"></span></span></div><b><a href="https://de.wikibooks.org/wiki/Biochemie_und_Pathobiochemie:_Triacylglycerinbiosynthese" class="extiw external" title="b:Biochemie und Pathobiochemie: Triacylglycerinbiosynthese">Wikibooks: Biochemie und Pathobiochemie: Triacylglycerinbiosynthese</a></b>&nbsp;– Lern- und Lehrmaterialien</div>
<div class="sisterproject" style="margin:0.1em 0 0 0;"><div class="noviewer" style="display:inline-block; line-height:10px; min-width:1.6em; text-align:center;" aria-hidden="true" role="presentation"><span class="mw-default-size" typeof="mw:File"><span title="Wikibooks"></span></span></div><b><a href="https://de.wikibooks.org/wiki/Biochemie_und_Pathobiochemie:_D-Glycerinaldehyd-3-phosphat" class="extiw external" title="b:Biochemie und Pathobiochemie: D-Glycerinaldehyd-3-phosphat">Wikibooks: Biochemie und Pathobiochemie: D-Glycerinaldehyd-3-phosphat</a></b>&nbsp;– Lern- und Lehrmaterialien</div>
<div class="mw-heading mw-heading2"><h2 id="Einzelnachweise">Einzelnachweise</h2></div>
<ol class="references">
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