Cholinacetyltransferase ist ein Enzym, das im Gehirn produziert wird. Dieses Enzym ist für die Produktion des Neurotransmitters Acetylcholin verantwortlich, was es tut, indem es Cholin und Acetat verbindet. Acetylcholin ist wichtig für Funktionen wie Muskelkontraktion, Regulierung der Herzfrequenz und Lernen. Cholin-Acetyltransferase führt diese Operation innerhalb cholinerger Neuronen durch und erzeugt eine Zufuhr von Acetylcholin, die in die Synapse freigesetzt wird, wenn das Neuron aktiviert wird.
Zellen produzieren Cholinacetyltransferase im rauen endoplasmatischen Retikulum, das im Zellkörper eines Neurons enthalten ist. Einmal produziert, bewegt sich das Enzym langsam durch Mikrotubuli, die durch das Axon laufen, den langen Teil eines Neurons, durch den elektrische Signale wandern. Schließlich erreicht das Molekül das Axonterminal, den Teil des Neurons, der der Synapse am nächsten liegt. Hier beginnt es, Acetylcholin zu produzieren.
Dabei spielt ein großes Enzym namens Acetyl-Coenzym A (Acetyl-CoA) eine wichtige Rolle. Acetyl-CoA liefert Acetatgruppen für chemische Reaktionen, die im ganzen Körper stattfinden, insbesondere den Zitronensäurezyklus, der von jeder Zelle im Stoffwechselprozess verwendet wird. Acetyl-CoA bindet auch an Cholinacetyltransferase. Wenn Cholin an einem nahegelegenen Schlitz ankommt, wird es an die Acetatgruppe gebunden, wodurch Acetylcholin entsteht. Coenzym A wird als Nebenprodukt freigesetzt und kann frei an eine neue Acetatgruppe binden.
Das Ergebnis ist Acetylcholin. Acetylcholinmoleküle werden in synaptischen Vesikeln, kleinen Membranen, mit denen das Neuron ausgestoßen werden kann, gesammelt. Wenn das Neuron „feuert“, setzt es diese Moleküle in den synaptischen Spalt frei, wo sie das nächste Neuron auslösen können, indem sie an spezifische Rezeptoren binden. Acetylcholin ist ein besonders vielseitiger Neurotransmitter und kann bei verschiedenen Neuronentypen unterschiedliche Wirkungen hervorrufen.
Das cholinerge System umfasst den Neurotransmitter Acetylcholin, die Rezeptoren, an die er bindet, und die Neuronen, die von diesen Rezeptoren beeinflusst werden. Das cholinerge System ist eines der wichtigsten und am besten untersuchten Systeme der Neurotransmission. Der Körper ist für eine Vielzahl von Funktionen auf Acetylcholin und das cholinerge System angewiesen. Außerhalb des Gehirns hilft es, die Muskelkontraktion zu stimulieren und die Herzfrequenz zu regulieren. Im Gehirn spielt es eine Rolle bei grundlegenden mentalen Prozessen wie Gedächtnis, Lernen und Belohnungsgefühlen. Es ist auch das vom Nikotin betroffene System und damit verantwortlich für die Potenz der Zigarettensucht.
Cholinacetyltransferase wird von einem Gen namens CHAT produziert. Es gibt mehrere verschiedene Versionen des CHAT-Gens, die alle erfolgreich Cholin-Acetyltransferase produzieren können. Manchmal führen Mutationen in diesem Gen jedoch dazu, dass das beabsichtigte Enzym nicht effektiv produziert wird. Diese Mutationen scheinen zusammen mit beobachteten Mängeln der Cholinacetyltransferase sowohl mit der Alzheimer-Krankheit als auch mit der Schizophrenie zu korrelieren.