Tryptophan-Synthase, Tryptophan-Desmolase, L-Serin-Hydrolyase (addiert Indolglycerinphosphat), EC 4.2.1.20, das Enzym, das die Synthese von L-Tryptophan aus L-Serin und Indol-3-glycerinphosphat katalysiert. T. von E. coli (Mr 149kDa) und anderen Prokaryonten besitzt die Untereinheitenstruktur α2β₂. Während der Elution von DEAE-Cellulose mit Hilfe eines Natriumchloridgradienten zerfällt das Enzym in die monomere Untereinheit α (auch Protein A genannt, M_r 29kDa) und die dimere Untereinheit β₂ (auch Protein B genannt, M_r 90 kDa). Die separierten Untereinheiten katalysieren Teilreaktionen der L-Tryptophan-Synthese:

Indol-3-glycerinphosphat → Indol + 3-Phosphoglycerinaldehyd (α-Untereinheit)

Indol + L-Serin → L-Tryptophan + H₂O (β-Untereinheit).

In Gegenwart des wiederzusammengesetzten α₂β₂-Komplexes ist die Geschwindigkeit dieser Teilreaktionen 30-100-mal höher als mit den einzelnen Untereinheiten. Die Summe der beiden Teilreaktionen – Indol-3-glycerinphosphat + L-Serin → L-Tryptophan + 3-Phosphoglycerinaldehyd + H₂O – wird durch den α₂β₂-Komplex katalysiert, wobei kein freies Indol als Zwischenprodukt nachgewiesen werden kann. T. von E. coli und anderen Prokaryonten dient als einfaches und sehr effektives Modell eines Multienzymkomplexes. Jede β-Untereinheit bindet ein Molekül des Coenzyms Pyridoxalphosphat, das für die katalytische Aktivität essenziell ist.

Die Primärsequenz der α-Untereinheit (268 Aminosäurereste) sowie der β-Untereinheit (397 Aminosäurereste) wurde bestimmt. Untersuchungen zur dreidimensionalen Struktur des α₂β₂-Komplexes wurden am Enzym von Salmonella typhimurium durchgeführt. Kristallographische Untersuchungen zeigen, dass die aktiven Zentren auf den α- und β-Untereinheiten nur 2,5nm voneinander entfernt und durch einen Tunnel miteinander verbunden sind. Der Tunnel dient vermutlich dazu, ein metabolisches Zwischenprodukt (Indol) vom aktiven Zentrum der α-Untereinheit zum aktiven Zentrum auf der β-Untereinheit zu transportieren. Die Kinetik dieser Substrat-"Tunnelung" wurde mit Hilfe chemischer "quench-flow"- und "stopped-flow"-Methoden untersucht. [S.A. Ahmed et al. J. Biol. Chem. 260 (1985) 3.716-3.718; C.C. Hyde et al. J. Biol. Chem. 263 (1988) 17.857-17.871; K.S. Anderson et al. J. Biol. Chem. 266 (1991) 8.020-8.033]

Bei Neurospora crassa wird nur ein T.-Protein synthetisiert (M_r 150 kDa, besteht aus zwei identischen Monomeren von M_r 75kDa). Genetische und biochemische Analysen zeigen jedoch, dass das T.-Gen in Neurospora in zwei Regionen unterteilt ist, die zu den A- und B-Regionen von E. coli homolog sind. Untersuchungen der T. von anderen Mikroorganismen belegen, dass T. von E. coli typisch ist für Prokaryonten, während das Neurospora-Enzym als Modell für den eukaryontischen Typ dient.

[C. Yanofsky u. I.P. Crawford, P.D. Boyer (Hrsg.) The Enzymes, Academic Press,1972, 1-31; E.W. Miles Advances in Enzymology (1979) 127-186].