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Lexikon der Biologie: Zweikomponentensystem

Zweikomponentensystem, vor allem bei Prokaryoten und Pflanzen (mittels Phytohormonen wie Cytokinine, Ethylen) verwirklichter Mechanismus der Signaltransduktion. Als Auslöser (Rezeptor) dient dabei eine Histidin-Kinase, die einen sog. response regulator phosphoryliert. Dabei wird eine Phosphatgruppe (Phosphorylgruppe) aus ATP (Adenosintriphosphat) zunächst an ein Histidin in der carboxyterminalen Region (sog. Transmitterdomäne) der Histidin-Kinase selbst übertragen (Autophosphorylierung) und dann in einem zweiten Schritt an ein Aspartat in der aminoterminalen Region des response regulator (receiver domain) weitergegeben. Die response-regulator-Proteine wirken häufig als Transkriptionsfaktoren. Es gibt aber auch Proteine, die durch Bindung an andere cytoplasmatische Proteine unabhängig von der Transkription wirken (ein Beispiel dafür ist das gut untersuchte CheY-Protein, das die bakterielle Chemotaxis steuert). Im Unterschied zu den Prokaryoten sind bei den pflanzlichen Zweikomponentensystemen die receiver domains mit dem eigentlichen Rezeptor fusioniert. Hier ist nun ein Schritt zwischengeschaltet, der beim prokaryotischen System fehlt: das Phosphat wird nun an den Histidinrest von sehr kleinen sog. Hpt-Proteinen weitergereicht, erst von dort dann zu dem eigentlichen response regulator. Bei den Pflanzen sind also die verschiedenen Funktionen des response regulator auf verschiedene Partner verteilt und noch ein weiterer Partner (die Hpt-Proteine) zwischengeschaltet. Man vermutet, daß auf diese Weise eine vielfältige Verschaltung verschiedener Signalketten möglich ist (gezeigt z.B. für das Paar Cytokinine und Phytochrom [Phytochrom-System]).

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