Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Multiple Sulfatasedefizienz: Atomare Struktur eines wichtigen Enzyms entschlüsselt

20.05.2005


Molekulare Basis der Multiplen Sulfatasedefizienz (MSD): Die Struktur des Formylglycin-generierenden Enzyms (FGE) ist als Bänderdiagramm in grau dargestellt. Krankheitsverursachende Mutationen, die bislang in MSD-Patienten gefunden wurden, sind als farbige Kugeln hervorgehoben. Die Farbe gibt an, ob die jeweilige Mutation zur Destabilisierung der Struktur (rosa), zur Hemmung der Sulfatase-Bindung (blau) oder zur Blockierung der Enzymaktivität (türkis) führt.


Einen wichtigen Baustein im Verständnis der Multiplen Sulfatasedefizienz (MSD), einer seltenen und tödlich verlaufenden Erbkrankheit bei Kindern, haben Mediziner, Biochemiker und Biologen der Universität Göttingen entschlüsselt:


Sie konnten die atomare Struktur eines Enzyms ermitteln, das die Sulfatasen in menschlichen Zellen aktiviert. Bei MSD kommt es zu einem Ausfall aller Sulfataseaktivitäten, der massive Funktionsstörungen zahlreicher Organe nach sich zieht. Die Suche nach Ursachen für das Fehlen aller Sulfatasen bei MSD-Patienten führte die Göttinger Forscher um den Biochemiker Prof. Dr. Kurt von Figura zunächst zu der Entdeckung, dass die Sulfatasen durch eine einzigartige neue Aminosäure mit dem Namen Formylglycin gekennzeichnet sind. Jetzt haben die Wissenschaftler das Enzym in seinen Strukturen aufgeklärt, das diese besondere Aminosäure produziert. Die nun bekannten Strukturen des so genannten Formylglycin-generierenden Enzyms erlauben Einblicke in die Ursachen der Multiplen Sulfatasedefizienz, die durch genetische Mutationen ausgelöst wird. Über die aktuellen Forschungsergebnisse berichtet die Fachzeitschrift CELL in ihrer Ausgabe vom 20. Mai 2005.

Multiple Sulfatasedefizienz: Atomare Struktur eines wichtigen Enzyms entschlüsselt

Göttinger Wissenschaftler leisten einen weiteren Beitrag zum Verständnis der seltenen Erbkrankheit

Einen wichtigen Baustein im Verständnis der Multiplen Sulfatasedefizienz (MSD), einer seltenen und tödlich verlaufenden Erbkrankheit bei Kindern, haben Mediziner, Biochemiker und Biologen der Universität Göttingen entschlüsselt: Sie konnten die atomare Struktur eines Enzyms ermitteln, das die Sulfatasen in menschlichen Zellen aktiviert. Bei MSD kommt es zu einem Ausfall aller Sulfataseaktivitäten, der massive Funktionsstörungen zahlreicher Organe nach sich zieht. Die Suche nach Ursachen für das Fehlen aller Sulfatasen bei MSD-Patienten führte die Göttinger Forscher um den Biochemiker Prof. Dr. Kurt von Figura zunächst zu der Entdeckung, dass die Sulfatasen durch eine einzigartige neue Aminosäure mit dem Namen Formylglycin gekennzeichnet sind. Jetzt haben die Wissenschaftler das Enzym in seinen Strukturen aufgeklärt, das diese besondere Aminosäure produziert. Die nun bekannten Strukturen des so genannten Formylglycin-generierenden Enzyms erlauben Einblicke in die Ursachen der Multiplen Sulfatasedefizienz, die durch genetische Mutationen ausgelöst wird. Über die aktuellen Forschungsergebnisse berichtet die Fachzeitschrift CELL in ihrer Ausgabe vom 20. Mai 2005.

Bei den Sulfatasen handelt es sich um Enzyme, die Schwefelsäuregruppen bei einer Vielzahl von Molekülen abspalten. Fehlen diese Sulfatasen, werden die Entwicklung und die Funktion vieler Organsysteme, darunter auch das Nervensystem, gestört. Bereits vor zwei Jahren konnten die Biochemiker Prof. Dr. Thomas Dierks und Dr. Bernhard Schmidt das Gen isolieren, dessen Defekt den Ausfall der Sulfataseaktivitäten verursacht. Dieses Gen verschlüsselt eben jenes Formylglycin-generierende Enzym (FGE), das in den Sulfatasen die Aminosäure Formylglycin erzeugt. Diese einzigartige Aminosäure, die von den Göttinger Wissenschaftlern unter der Leitung von Prof. von Figura erstmals vor zehn Jahren nachgewiesen wurde, ist allein in Sulfatasen zu finden und tritt nirgendwo sonst in der Natur auf. Dabei ist das Formyglycin in den Sulfatasen an strategisch wichtiger Stelle angesiedelt: Die Aminosäure sitzt in dem Bereich, der für die Abspaltung von Schwefelsäuregruppen verantwortlich ist. "Damit kontrolliert das Formylglycin-generierende Enzym die Aktivitäten aller 16 Sulfatasen, die beim Menschen bekannt sind", erläutert Prof. Dierks. Allerdings gab die im Jahr 2003 ermittelte Gensequenz keinen Aufschluss über die tatsächliche Funktionsweise des FGE.

Um das Enzym weiter erforschen zu können, haben die Göttinger Biochemiker das FGE in gentechnologischer Produktion in größerer Menge hergestellt. Daraus konnte der Strukturbiologe Dr. Markus Rudolph zusammen mit Dr. Achim Dickmanns Kristalle des Enzyms züchten. Diese Kristalle lieferten in sehr hoher Auflösung eine räumliche Struktur, die auf den ersten Blick sehr "unregelmäßig" erscheint. "So ungewöhnlich die Aminosäure Formylglycin ist, so außergewöhnlich ist auch die Struktur des Enzyms, das sie erzeugt", so Dr. Rudolph. Mit der Strukturanalyse erhielten die Wissenschaftler zugleich einen Einblick in die überraschende Funktion des Enzyms. "Das FGE benutzt molekularen Sauerstoff, den es auf eine erstaunlich einfache, bislang nicht für möglich gehaltene Weise in die Sulfatasen einbauen kann - ohne die Beteiligung von Metallen oder anderen kompliziert aufgebauten Faktoren", sagt der Wissenschaftler, der in der Abteilung für Molekulare Strukturbiologie eine von der Deutschen Forschungsgemeinschaft geförderte Forschernachwuchsgruppe leitet.

Die Göttinger Forscher wollen nun an einer weiteren Aufklärung der Funktionsweise von FGE arbeiten. Das Enzym ist der erste funktionell charaktersierte Vertreter einer neuartigen, weitverbreiteten Proteinfamilie, die in ein- und vielzelligen Organismen von Bakterien bis zum Menschen nachweisbar ist. "So ist die Multiple Sulfatasedefizienz ein Beispiel dafür, wie durch die Suche nach den Ursachen einer seltenen Erkrankung das Verständnis der gesamten Biologie erweitert werden kann", betont Prof. von Figura. Das Formylglycin-generierende Enzym wird inzwischen in einem biotechnologischen Verfahren eingesetzt, um mehrere Sulfatasen effizient herzustellen und sie für die Therapie von einzelnen Sulfatasedefizienz-Erkrankungen zu nutzen.

Marietta Fuhrmann-Koch | idw
Weitere Informationen:
http://www.uni-goettingen.de/

Weitere Berichte zu: Aminosäure Enzym FGE Formylglycin MSD Multiplen Sulfatasedefizienz Sulfatasen

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Forscherteam der Universität Bremen untersucht Korallenbleiche
24.04.2017 | Universität Bremen

nachricht Feinste organische Partikel in der Atmosphäre sind häufiger glasartig als flüssige Öltröpfchen
21.04.2017 | Max-Planck-Institut für Chemie

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Biowissenschaften Chemie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Leichtbau serientauglich machen

Immer mehr Autobauer setzen auf Karosserieteile aus kohlenstofffaserverstärktem Kunststoff (CFK). Dennoch müssen Fertigungs- und Reparaturkosten weiter gesenkt werden, um CFK kostengünstig nutzbar zu machen. Das Laser Zentrum Hannover e.V. (LZH) hat daher zusammen mit der Volkswagen AG und fünf weiteren Partnern im Projekt HolQueSt 3D Laserprozesse zum automatisierten Besäumen, Bohren und Reparieren von dreidimensionalen Bauteilen entwickelt.

Automatisiert ablaufende Bearbeitungsprozesse sind die Grundlage, um CFK-Bauteile endgültig in die Serienproduktion zu bringen. Ausgerichtet an einem...

Im Focus: Making lightweight construction suitable for series production

More and more automobile companies are focusing on body parts made of carbon fiber reinforced plastics (CFRP). However, manufacturing and repair costs must be further reduced in order to make CFRP more economical in use. Together with the Volkswagen AG and five other partners in the project HolQueSt 3D, the Laser Zentrum Hannover e.V. (LZH) has developed laser processes for the automatic trimming, drilling and repair of three-dimensional components.

Automated manufacturing processes are the basis for ultimately establishing the series production of CFRP components. In the project HolQueSt 3D, the LZH has...

Im Focus: Wonder material? Novel nanotube structure strengthens thin films for flexible electronics

Reflecting the structure of composites found in nature and the ancient world, researchers at the University of Illinois at Urbana-Champaign have synthesized thin carbon nanotube (CNT) textiles that exhibit both high electrical conductivity and a level of toughness that is about fifty times higher than copper films, currently used in electronics.

"The structural robustness of thin metal films has significant importance for the reliable operation of smart skin and flexible electronics including...

Im Focus: Immunzellen helfen bei elektrischer Reizleitung im Herzen

Erstmals elektrische Kopplung von Muskelzellen und Makrophagen im Herzen nachgewiesen / Erkenntnisse könnten neue Therapieansätze bei Herzinfarkt und Herzrhythmus-Störungen ermöglichen / Publikation am 20. April 2017 in Cell

Makrophagen, auch Fresszellen genannt, sind Teil des Immunsystems und spielen eine wesentliche Rolle in der Abwehr von Krankheitserregern und bei der...

Im Focus: Tief im Inneren von M87

Die Galaxie M87 enthält ein supermassereiches Schwarzes Loch von sechs Milliarden Sonnenmassen im Zentrum. Ihr leuchtkräftiger Jet dominiert das beobachtete Spektrum über einen Frequenzbereich von 10 Größenordnungen. Aufgrund ihrer Nähe, des ausgeprägten Jets und des sehr massereichen Schwarzen Lochs stellt M87 ein ideales Laboratorium dar, um die Entstehung, Beschleunigung und Bündelung der Materie in relativistischen Jets zu erforschen. Ein Forscherteam unter der Leitung von Silke Britzen vom MPIfR Bonn liefert Hinweise für die Verbindung von Akkretionsscheibe und Jet von M87 durch turbulente Prozesse und damit neue Erkenntnisse für das Problem des Ursprungs von astrophysikalischen Jets.

Supermassereiche Schwarze Löcher in den Zentren von Galaxien sind eines der rätselhaftesten Phänomene in der modernen Astrophysik. Ihr gewaltiger...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

3. Bionik-Kongress Baden-Württemberg

24.04.2017 | Veranstaltungen

Smart-Data-Forschung auf dem Weg in die wirtschaftliche Praxis

21.04.2017 | Veranstaltungen

Baukultur: Mehr Qualität durch Gestaltungsbeiräte

21.04.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Fraunhofer HHI mit neuesten VR-Technologien auf der NAB in Las Vegas

24.04.2017 | Messenachrichten

Leichtbau serientauglich machen

24.04.2017 | Maschinenbau

Daten vom Kühlgerät in die Cloud

24.04.2017 | HANNOVER MESSE