Stoffwechsel von Malariamücke und Fruchtfliege unterscheidet sich von dem anderer Organismen

Wissenschaftler des Heidelberger Sonderforschungsbereichs “Kontrolle Tropischer Infektionskrankheiten” um Prof. Heiner Schirmer und Prof. Katja Becker-Brandenburg beschreiben ihre Forschungsergebnisse in der nächsten Ausgabe von “Science”

Wie Wissenschaftler des Heidelberger Sonderforschungsbereichs “Kontrolle Tropischer Infektionskrankheiten” nachgewiesen haben, unterscheidet sich der Stoffwechsel der Malariamücke Anopheles gambiae und der Fruchtfliege Drosophila melanogaster grundlegend von dem anderer Organismen, und zwar in der Abwehr von oxidativem Stress. (S. Kanzok, A. Fechner et al. Substitution of the Thioredoxin System for Glutathione Reductase in Drosophila melanogaster. Science, issue of January 26, 2001).

Der atmosphärische Sauerstoff ist für viele Organismen eine beispiellose Bereicherung ihres Energiehaushalts, stellt aber zugleich eine Bedrohung ihrer Integrität dar. Diese Bedrohung beruht auf toxischen Sauerstoff-Verbindungen (reactive oxygen species, ROS), die alle lebenswichtigen Zellkomponenten wie DNA, Lipide und Proteine schädigen können. Beim Menschen sind die ROS an Entstehung und Verlauf von Infektionskrankheiten, Tumorleiden und neurodegenerativen Erkrankungen (Morbus Alzheimer, Parkinson-Krankheit), aber auch am Alterungsprozess selbst beteiligt.

Die Forschergruppen um Prof. Heiner Schirmer im Biochemiezentrum der Universität Heidelberg und Prof. Katja Becker-Brandenburg – jetzt am Interdisziplinären Forschungszentrum für Umweltsicherung der Universität Gießen – befassen sich mit der Charakterisierung von antioxidativen Enzymen, die den Schutz von Zellen und Organismen vor toxischen Sauerstoffverbindungen (ROS) gewährleisten.

Die Fruchtfliege stellt dabei den wichtigsten genetischen Modellorganismen dar; die Entzifferung des gesamten Genoms von Drosophila wurde vor einem Jahr durch Craig Venter publiziert. Computergestützte Genomanalysen sowie biochemische Experimente der Heidelberger Gruppe haben nun ergeben, dass Drosophila – und wahrscheinlich allen Insekten – das wichtigste antioxidative Enzym, die Glutathionreduktase, fehlt. Das Fehlen dieses Enzyms kompensieren die Insekten durch ein anderes Schutzsystem, das Thioredoxinsystem, das sich aus einem Enzym, der Thioredoxinreduktase, und einem kleinen Protein, dem Thioredoxin, zusammensetzt.

Diese Forschungsarbeiten veranschaulichen den Nutzen von Genomprojekten. So kann nun auch das Fehlen einer bestimmten genetischen Information und damit einer biologischen Funktion sicher nachgewiesen werden und zu wertvollen Erkenntnissen führen. Die entdeckten Unterschiede zwischen Insekten, von Insekten übertragenen Krankheitserregern und Säugetieren werden unser Verständnis vom Alterungsprozess beeinflussen, aber auch die Entwicklung von Wirkstoffen gegen Parasiten und Krebserkrankungen erleichtern.

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Prof. Dr. Heiner Schirmer
Universität Heidelberg (Biochemie-Zentrum Heidelberg)
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