Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Forscher lüften Geheimnisse der Enzyme

28.03.2001


Neue Medikamente und Fortschritt in vielen Bereichen durch maßgeschneiderte Enzyme: Im biotechnologischen Gemeinschaftsprojekt "Enzyme - Tools, Targets, Therapeutics" arbeiten an der Saar-Uni
Pharmazeuten, Chemiker, Biologen, Biochemiker und Technische Biochemiker eng zusammen.

Enzyme sind für Mensch, Tier und Pflanze lebensnotwendig. Diese Eiweißstoffe werden im Körper als Bio-Katalysatoren für alle biochemischen Reaktionen gebraucht: Sie spielen unter anderem eine tragende Rolle für das Funktionieren der Organe, bringen das Ablaufen des genetischen Bauplans in Gang, sind unerlässlich für die Immunabwehr wie für die Aufnahme von Vitaminen und Mineralstoffen. Aber auch für Krankheiten sind Enzyme mitverantwortlich - vom Krebs bis hin zur bakteriellen Infektion verursachen sie das Ablaufen fataler biochemischer Prozesse.

Pharmazeuten, Chemiker, Biologen, Biochemiker und Technische Biochemiker der Saar-Uni haben sich nun zusammengetan, um ihre Arbeitsgruppen zu vernetzen und neue Felder auf dem Gebiet der Enzymforschung zu erschließen. Dazu wurden zehn neue Doktorandenstellen vom saarländischen Wissenschaftsministerium für das Projekt "Enzyme - Tools, Targets, Therapeutics" bereitgestellt. Sprecher dieses Projekts ist der Saarbrücker Professor für Technische Biochemie Prof. Dr. Elmar Heinzle.

Auf den Punkt gebracht geht es im Rahmen des Projektes darum, Vorgänge, die aufgrund von Enzymen in Lebewesen ablaufen, steuerbar und medizinisch und technisch einsetzbar zu machen.

Ein Ziel ist dabei die Entwicklung von Medikamenten: So werden gegen Enzyme, die für Krankheiten verantwortlich sind, Hemmstoffe entwickelt.
Sie sollen die Reaktionskette stoppen, die durch die Enzyme in Gang gebracht werden. Erforscht wird dies u.a. bei Prostatakrebs - hier ist das Enzym "Aldosteronsynthase" der Übeltäter. Um gegen bakterielle Infektionen etwa
des Magen-Darm-Traktes oder der Atemwege einen Hemmstoff zu entwickeln, steht das Enzym "Urease" im Blickpunkt des Interesses.
Aber auch in Sachen Resistenz gegen Antibiotika scheint ein "Kraut" gewachsen: Schuld daran, dass Penizillin mit zunehmender Einnahme-Zeit unwirksam wird, sind "ß-Lactamasen". Diese Enzyme bewirken, dass das Penicillin aufgespalten und so unwirksam wird. Ein Stoff, der die ß-Lactamasen von ihrer zerstörerischen Tätigkeit abhält, soll in Saarbrücken entwickelt werden.

Ein weiteres zentrales Vorhaben ist es, Enzyme mit besonderen Eigenschaften zu finden und hochwertige neue Enzyme mit maßgeschneiderten Eigenschaften herzustellen, sie also zu designen. Eine wichtige Rolle spielen Enzyme als Katalysatoren für Synthesen, also in Verfahren, in denen chemische Verbindungen künstlich aufgebaut werden. Chemische Methoden sind in vielen Fällen aufwendig und vor allem oft auch umweltschädlich. Dies hat die Chemieindustrie immer mehr dazu bewegt, umweltfreundlichere Methoden - zum Beispiel durch Enzyme katalysierte Synthesen - einzusetzen. Man spricht beim Einsatz dieser Bio-Katalysatoren von einer "Green Chemistry", nicht nur, weil die Enzyme aus Pflanzen und Mikroorganismen stammen, sondern auch, weil die Reaktionen oft ohne Einsatz von organischen Lösungsmitteln und oft unter Vermeidung von Nebenprodukten ablaufen - ein ökologischer Vorteil, der für die Industrie gleichzeitig aber auch deutliche Kosteneinsparungen bedeuten kann.

Nach Enzymen für solche Anwendungen wird im Saarbrücker Projekt gesucht. Im so genannten "Screening" wird getestet, welches Anwendungs - und Aktivitätsspektrum eine Vielzahl von Enzymen besitzt. Um die gefundenen Enzyme schnell zu identifizieren und auf ihre Aktivität hin zu untersuchen, wird ein an der Saar-Uni entwickeltes Verfahren eingesetzt, bei dem die so genannte MALDI-Massenspektrometrie eine zentrale Rolle spielt.
Hat man ein erfolgversprechendes Enzym entdeckt, arbeitet man im nächsten Schritt daran, es zu optimieren, um es zum Beispiel stabiler für den "harten" Produktionseinsatz zu machen. Kurz: der Bauplan des Enzyms wird entschlüsselt und damit dann ein gezielt optimierter Katalysator entwickelt. Das nennt man "Evolutives Engineering".

So arbeitet zum Beispiel eine Arbeitsgruppe an Enzymen, die den Abbau von Fremdstoffen wie zum Beispiel Arzneirückständen oder Pestiziden im Körper bewirken bzw. beschleunigen. Diese Bio-Katalysatoren sollen später zur biotechnologischen Produktion von Steroiden eingesetzt werden. Eine andere Gruppe untersucht Moose, die unter anderem Enzyme enthalten, welche "halogenieren", die also bewirken, dass in einer organischen Verbindung beispielsweise Chlor eingebaut wird. Wieder andere forschen an "Oxidasen", also Enzymen, die den zielgenauen Einbau von Sauerstoff in Moleküle unterstützen oder an "Dehydrogenasen", die in der Lage sind, Molekülen Wasserstoff zu entziehen.

Weiterhin wird an Verfahren gearbeitet, mit denen die Enzyme zukünftig effizienter optimiert werden können. Bislang war es immer schwierig zu untersuchen, ob ein besonders designtes Enzym, das in einer genetisch veränderten Zelle produziert wurde, die gewünschten Eigenschaften nun auch tatsächlich besitzt. Da das Enzym innerhalb der Zelle gebildet wird, musste die Zelle erst zerstört werden, um seine Aktivität zu untersuchen. Einer Arbeitsgruppe an der Saar-Universität ist es nun gelungen, die Zelle dazu zu bringen, das Enzym an seiner Oberfläche zu präsentieren, ohne dass sie dabei zerstört wird: Die Zelle zeigt den Forschern das Enzym also freiwillig.
Dieses bei Bakterien eingesetzte und als "Oberflächen-Display" bezeichnete Verfahren wird in einem weiteren Projekt auf die eukaryontische Hefe übertragen. Im Unterschied zu Bakterien sind Hefezellen unseren eigenen Körperzellen erstaunlich ähnlich, wodurch sie heutzutage bereits erfolgreich bei der gentechnischen Herstellung neuer Arzneimittel (Biopharmaka) eingesetzt werden. Saarbrücker Forscher versuchen nun Hefen auch als Lebendimpfstoff einzusetzen: Die Mikrobiologen konnten Hefezellen gentechnisch so verändern, dass fremde Eiweiße (wie virale Enzyme oder Virushüllproteine) produziert und in die äußere Hefezellwand eingebaut werden. Die so in ihrer Zelloberfläche modifizierten Hefen könnten als effektiver und völlig ungefährlicher Lebendimpfstoff eingesetzt werden und mittelfristig das Gebiet der rekombinanten Impfstoffentwicklung um eine neuartige Strategie erweitern.

Sie haben Fragen?
Dann setzen Sie sich bitte in Verbindung mit dem Sprecher des Saarbrücker Projektes
Prof. Dr. Elmar Heinzle: Tel.: 0681 / 302-2905, oder -3405; Fax: 0681 / 302-4572
E-Mail: e.heinzle@mx.uni-saarland.de .
Weitere Informationen im Internet unter:
http://www.uni-saarland.de/fak8/heinzle/research/ETTT_projekte.htm

Weitere Informationen finden Sie im WWW:

Claudia Brettar | idw

Weitere Berichte zu: Bio-Katalysator Enzym Saarbrücker Zelle

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Energie und Elektrotechnik:

nachricht »ILIGHTS«-Studie gestartet: Licht soll Wohlbefinden von Schichtarbeitern verbessern
18.10.2017 | Fraunhofer-Institut für Umwelt-, Sicherheits- und Energietechnik UMSICHT

nachricht Intelligentes Lademanagement entwickelt – Forschungsprojekt ePlanB abgeschlossen
18.10.2017 | Forschungsstelle für Energiewirtschaft e.V.

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Energie und Elektrotechnik >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

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

Im Focus: Hochfeldmagnet am BER II: Einblick in eine versteckte Ordnung

Seit dreißig Jahren gibt eine bestimmte Uranverbindung der Forschung Rätsel auf. Obwohl die Kristallstruktur einfach ist, versteht niemand, was beim Abkühlen unter eine bestimmte Temperatur genau passiert. Offenbar entsteht eine so genannte „versteckte Ordnung“, deren Natur völlig unklar ist. Nun haben Physiker erstmals diese versteckte Ordnung näher charakterisiert und auf mikroskopischer Skala untersucht. Dazu nutzten sie den Hochfeldmagneten am HZB, der Neutronenexperimente unter extrem hohen magnetischen Feldern ermöglicht.

Kristalle aus den Elementen Uran, Ruthenium, Rhodium und Silizium haben eine geometrisch einfache Struktur und sollten keine Geheimnisse mehr bergen. Doch das...

Im Focus: Schmetterlingsflügel inspiriert Photovoltaik: Absorption lässt sich um bis zu 200 Prozent steigern

Sonnenlicht, das von Solarzellen reflektiert wird, geht als ungenutzte Energie verloren. Die Flügel des Schmetterlings „Gewöhnliche Rose“ (Pachliopta aristolochiae) zeichnen sich durch Nanostrukturen aus, kleinste Löcher, die Licht über ein breites Spektrum deutlich besser absorbieren als glatte Oberflächen. Forschern am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) ist es nun gelungen, diese Nanostrukturen auf Solarzellen zu übertragen und deren Licht-Absorptionsrate so um bis zu 200 Prozent zu steigern. Ihre Ergebnisse veröffentlichten die Wissenschaftler nun im Fachmagazin Science Advances. DOI: 10.1126/sciadv.1700232

„Der von uns untersuchte Schmetterling hat eine augenscheinliche Besonderheit: Er ist extrem dunkelschwarz. Das liegt daran, dass er für eine optimale...

Im Focus: Schnelle individualisierte Therapiewahl durch Sortierung von Biomolekülen und Zellen mit Licht

Im Blut zirkulierende Biomoleküle und Zellen sind Träger diagnostischer Information, deren Analyse hochwirksame, individuelle Therapien ermöglichen. Um diese Information zu erschließen, haben Wissenschaftler des Fraunhofer-Instituts für Lasertechnik ILT ein Mikrochip-basiertes Diagnosegerät entwickelt: Der »AnaLighter« analysiert und sortiert klinisch relevante Biomoleküle und Zellen in einer Blutprobe mit Licht. Dadurch können Frühdiagnosen beispielsweise von Tumor- sowie Herz-Kreislauf-Erkrankungen gestellt und patientenindividuelle Therapien eingeleitet werden. Experten des Fraunhofer ILT stellen diese Technologie vom 13.–16. November auf der COMPAMED 2017 in Düsseldorf vor.

Der »AnaLighter« ist ein kompaktes Diagnosegerät zum Sortieren von Zellen und Biomolekülen. Sein technologischer Kern basiert auf einem optisch schaltbaren...

Im Focus: Neue Möglichkeiten für die Immuntherapie beim Lungenkrebs entdeckt

Eine gemeinsame Studie der Universität Bern und des Inselspitals Bern zeigt, dass spezielle Bindegewebszellen, die in normalen Blutgefässen die Wände abdichten, bei Lungenkrebs nicht mehr richtig funktionieren. Zusätzlich unterdrücken sie die immunologische Bekämpfung des Tumors. Die Resultate legen nahe, dass diese Zellen ein neues Ziel für die Immuntherapie gegen Lungenkarzinome sein könnten.

Lungenkarzinome sind die häufigste Krebsform weltweit. Jährlich werden 1.8 Millionen Neudiagnosen gestellt; und 2016 starben 1.6 Millionen Menschen an der...

Im Focus: Sicheres Bezahlen ohne Datenspur

Ob als Smartphone-App für die Fahrkarte im Nahverkehr, als Geldwertkarten für das Schwimmbad oder in Form einer Bonuskarte für den Supermarkt: Für viele gehören „elektronische Geldbörsen“ längst zum Alltag. Doch vielen Kunden ist nicht klar, dass sie mit der Nutzung dieser Angebote weitestgehend auf ihre Privatsphäre verzichten. Am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) entsteht ein sicheres und anonymes System, das gleichzeitig Alltagstauglichkeit verspricht. Es wird nun auf der Konferenz ACM CCS 2017 in den USA vorgestellt.

Es ist vor allem das fehlende Problembewusstsein, das den Informatiker Andy Rupp von der Arbeitsgruppe „Kryptographie und Sicherheit“ am KIT immer wieder...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Das Immunsystem in Extremsituationen

19.10.2017 | Veranstaltungen

Die jungen forschungsstarken Unis Europas tagen in Ulm - YERUN Tagung in Ulm

19.10.2017 | Veranstaltungen

Bauphysiktagung der TU Kaiserslautern befasst sich mit energieeffizienten Gebäuden

19.10.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Forscher finden Hinweise auf verknotete Chromosomen im Erbgut

20.10.2017 | Biowissenschaften Chemie

Saugmaschinen machen Waschwässer von Binnenschiffen sauberer

20.10.2017 | Ökologie Umwelt- Naturschutz

Strukturbiologieforschung in Berlin: DFG bewilligt Mittel für neue Hochleistungsmikroskope

20.10.2017 | Förderungen Preise