Fettabbau im „Ruhemodus“: Biochemiker entdecken „Warteposition“ von fettabbauenden Enzymen

Biochemiker der TU Graz haben 2010 nachgewiesen, dass zwei Enzyme des Fettstoffwechsels Doppelfunktionen erfüllen und sowohl für den Abbau als auch den Aufbau von Fetten zuständig sind.

Bei genauerer Erforschung der fettabbauenden Funktion haben Günther Daum und die Dissertantin Claudia Schmidt vom Institut für Biochemie der TU Graz festgestellt: Unter bestimmten Bedingungen sind die Enzyme „ruhig gestellt“ und setzen den Fettabbau aus. Das Ergebnis wurde kürzlich im Journal of Biological Chemistry veröffentlicht.

Das Wissen über den menschlichen und pflanzlichen Fettstoffwechsel stammt häufig aus der wissenschaftlichen Arbeit mit Hefe, die als Modellsystem mit großer Relevanz für höhere Organismen dient. Eine entscheidende Rolle beim Fettstoffwechsel spielen Enzyme, also Proteine, die als Biokatalysatoren bestimmte Reaktionen auslösen. Eine Gruppe um Günther Daum vom Institut für Biochemie der TU Graz hat vor rund drei Jahren nachgewiesen, dass zwei bestimmte fettspaltende Hefe-Enzyme jeweils eine Doppelfunktion haben: Sie können Fette sowohl auf- als auch abbauen.

„Wir haben nun eines dieser beiden Enzyme genauer unter die Lupe genommen und die Regulation des Fettaufbaus und -abbaus unter verschiedenen Bedingungen biochemisch, molekularbiologisch und zellbiologisch untersucht“, erläutert Günther Daum.

Enzym auf Abruf

Unter anderem haben die Forscher die Synthese der Triglyceride, also der Fette, die wie Cholesterin zur Gruppe der Nahrungs- und Depotfette gehören, „abgeschaltet“. Durch diese Manipulation kann die Hefezelle keine Fettpartikel mehr bilden, auf denen das fettabbauende Enzym (Lipase) normalerweise sitzt. Das nunmehr „heimatlos“ gewordene Enzym wandert daraufhin in das Endoplasmatische Retikulum, das „Synthese-Kraftwerk“ der Zelle, aus. „Die Reaktion des Hefe-Enzyms war erstaunlich – nämlich gar keine. Es wechselte zwar seine Position, verfiel dann aber in eine Art ‚Ruheposition‘ ohne jegliche Funktion zu erfüllen. Es gab keinerlei Enzymaktivitäten mehr‘“, schildert Daum. Das Ergebnis sei zwar überraschend, aber nicht unlogisch: „Das Enzym ist zwar ruhiggestellt, aber auf Abruf wieder bereit, sowohl den Fettabbau als auch den Fettaufbau zu starten“, so Daum. Die Forscher kommen zu dem Schluss, dass der Aufenthaltsort des Enzyms innerhalb der Zelle seine Funktion ganz maßgeblich beeinflusst.

Die Biochemiker wollen mit den Untersuchungen der Hefe-Enzyme die Abläufe im Fettstoffwechsel grundlegend erforschen und damit zum übertragbaren Verständnis des menschlichen und pflanzlichen Auf- und Abbaus von Fetten beitragen. Welche Faktoren sich wie auf die Aktivität der fettspaltenden Enzyme auswirken ist dabei eine zentrale Fragestellung. Die Arbeit ist im Rahmen eines FWF-geförderten Forschungsprojektes entstanden und ist Teil der Dissertation von Claudia Schmidt. Das renommierte Journal of Biological Chemistry hat die Ergebnisse kürzlich publiziert.

Originalarbeit: Schmidt, C, Athenstaedt, K., Koch, B., Ploier, B. and Daum, G.: Regulation of the Yeast Triacylglycerol Lipase Tgl3p by Formation of Nonpolar Lipids. The Journal of Biological Chemistry. Vol 288, No. 27. 19939-19948. 2013.

Bildmaterial bei Nennung der Quelle „TU Graz/Lunghammer“ honorarfrei verfügbar unter http://www.presse.tugraz.at/webgalleryBDR/data/Fettstoffwechsel_2013/index.htm

Rückfragen:
Ao.Univ.-Prof. Dipl.-Ing. Dr.techn. tit.Univ.-Prof. Günther Daum
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