Die Acetylcholinesterase ist ein wichtiges Enzym der mit dem Neurotransmitter Acetylcholin arbeitenden Synapsen.
Die Acetylcholinesterase zerlegt den Neurotransmitter Acetylcholin im synaptischen Spalt in seine beiden Grundbausteine Essigsäure ("Acetyl-") und Cholin. Diese Funktion ist äußerst wichtig für die Funktion der Synapse. Wird das Enzym durch bestimmte Wirkstoffe gehemmt, kann das Acetylcholin nicht mehr abgebaut werden. Es sammelt sich im synaptischen Spalt und besetzt die Acetylcholin-Rezeptoren der postsynaptischen Membran. Dies führt dann zu einem ständigen Einstrom von Natrium-Ionen, was eine Dauererregung zur Folge hat.
Das Enzym hat ein zweigeteiltes aktives Zentrum, wie man gut auf der Zeichnung oben sehen kann. Der Acetyl-Anteil des Acetylcholins passt in das esteratische Zentrum, während der Cholin-Antil in das anionische Zentrum passt.
Im esteratischen Zentrum bindet eine OH-Gruppe einer Histidin-Seitenkette mit dem O-Atom an das positiv polarisierte C-Atom der Acetyl-Gruppe und gleichzeitig mit dem H-Atom an das negativ polarisierte O-Atom der Acetyl-Gruppe. Im anionischen Zentrum bindet eine negativ geladene Carboxygruppe in der Seitenkette von Asparaginsäure an das positiv geladene Stickstoff-Atom des Cholins.
Bei der Spaltung des Acetylcholins wird die Esterbindung durchtrennt, gleichzeitig wird ein H-Atom an den Essigsäure-Rest "gehängt" und eine OH-Gruppe an den Cholin-Rest, so dass zwei vollständige Moleküle entstehen; Essigsäure und Cholin.
Das Enzym Acetylcholinesterase arbeitet extrem schnell, es kann 25.000 Acetylcholin-Moleküle pro Sekunde spalten (engl. Wikipedia).
Viele Synapsengifte wie beispielsweise manche Phosphorsäure-Ester (Tabun, Sarin, E605) hemmen die Acetylcholinesterase irreversibel und bewirken dann eine Dauererregung der postsynaptischen Membran, was dann oft zu Krämpfen, Erstickung, Herzstillstand etc. führt.