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Rubrik: News
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Publiziert: 11.12.2006 06:00

Strukturanalyse des zentralen Wirkstoffes
Zahnrad produziert Vitamin B6

(cm) Vitamin B6 ist zentral für den Stoffwechsel aller Lebewesen. So ist es in mehr Körperfunktionen involviert als jedes andere bekannte Vitamin. Vor gut einem Jahr gelang es ETH-Forschern um Teresa Fitzpatrick in der Gruppe von Professor Nikolaus Amrhein am Institut für Pflanzenwissenschaften, die Biosynthese von Vitamin B6 bei Pflanzen aufzuklären(1)(2). Dabei zeigte sich auch, dass dieser Produktionsweg in Lebewesen viel verbreiteter ist als der des Bakteriums Escherichia coli, der bis dahin als Modell diente. Nun konnten die gleichen Forscher in Zusammenarbeit mit dem Kristallographen Ivo Tews vom Biochemiezentrum der Universität Heidelberg einen weiteren Erfolg verbuchen(3): Sie klärten die Struktur des Synthesekomplexes von Pyridoxal 5-phosphat (PLP), das die biochemisch aktive Form von Vitamin B6 darstellt, auf. Die Arbeit erschien vor kurzem im Fachmagazin PNAS (4).

Neue Architektur entdeckt

Ihre Arbeiten führten die Wissenschaftler mit der PLP Synthase des Bakteriums Bacillus subtilis durch, das PLP wie die Pflanzen herstellt. Mittels Röntgenkristallographie erhielten sie ein atomares Modell des PLP-Synthase-Komplexes. Es zeigte sich, dass ein riesiger Multienzymkomplex notwendig ist, um PLP zu synthetisieren. Dabei lagern sich insgesamt 24 Proteine zusammen: Zwölf Pdx1-Proteine bilden zwei Ringe. Daran binden an den Aussenseiten wie Zähne weitere zwölf Pdx2-Einheiten.

Die zwei bisher vorgeschlagenen Modelle für die PLP-Produktionsstätte seien falsch, erklärt Teresa Fitzpatrick einen überraschenden Befund der neuen Arbeit. Es ist sogar so, dass man eine neue Protein-Architektur innerhalb der Familie der Glutamin-Amidotransferasen bestimmen konnte. Zudem ergaben sich Hinweise, wie der für die Synthese wichtige, aus der Aminosäure Glutamin freigesetzte, Ammoniak innerhalb des Komplexes transportiert wird.

Neues Wissen im Kampf gegen Malaria nutzen

Da man nun weiss, welches die zentralen Stellen in der PLP-Produktionsstätte sind, ergeben sich auch Ansätze, um diese lebenswichtige Synthese zu stören. Dies, so Fitzpatrick, könnte beispielsweise relevant sein für die Bekämpfung der Malaria. Denn der Malariaerreger Plasmodium falciparum besitzt einen PLP-Synthesekomplex, wie er eben aufgeklärt wurde. Da der Mensch diese Synthese gar nicht durchführt, ist eine spezifische, medikamentöse Behandlung ohne gravierende Nebenwirkungen im Patienten denkbar. Die entsprechenden Möglichkeiten werden in einem EU-Forschungsprojekt VitBioMal (5), an dem auch die ETH teilnimmt, untersucht.


Das "Zahnrad" des PLP-Synthase Enzymkomplexes aus Bakterien in zwei verschiednen Ansichten. Insgesamt 24 Proteine lagern sich in diesem Multienzymkomplex zusammen. Zwölf PLP Synthase Untereinheiten bilden zwei aufeinander liegende Ringen aus je sechs Untereinheiten (blaue Strukturen). Zwölf weitere enzymatische Untereinheiten binden wie Zähne an die PLP-Synthase und versorgen diese mit Ammonium, das aus der Aminosäure Glutamin gewonnen wird (orangene Strukturen). PNAS gross


Fussnoten:
(1) Group of Plant Biochemistry and Physiology: www.pbp.ethz.ch/
(2) Vgl "ETH Life"-Bericht "Pflanzen machen es anders": www.ethlife.ethz.ch/articles/tages/vitaminB6at.html
(3) Biochemiezentrum der Universität Heidelberg: www.bzh.uni-heidelberg.de/
(4) Marco Strohmeier et al: “Structure of a bacterial pyridoxal 5_-phosphate synthase complex“, PNAS 2006
(5) EU-Forschungsprojekt VitBioMal: www.hyg.uni-heidelberg.de/vitbiomal/



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