Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Rätsel um Fettsäurestoffwechsel gelöst: Form eines Enzyms steuert seine Aktivität

14.06.2018

Fette sind für unseren Körper lebensnotwendig. Kernbestandteile aller Fette sind die Fettsäuren. Ihre Herstellung wird von dem Enzym ACC in die Wege geleitet. Forscher vom Biozentrum der Universität Basel haben nun erstmals zeigen können, wie sich das Enzym ACC zu verschiedenen Fasern zusammenlagert. Die Art der Faser, so die Forscher in «Nature», steuere die Enzymaktivität und damit die Fettsäureproduktion.

Fett ist nicht gleich Fett. Es gibt die unterschiedlichsten Arten von Fetten. Sie dienen als Brennstoff und Energiespeicher, sind Baustoffe für Zellmembranen, Hormone und Botenstoffe. Trotz der Vielfalt der Fette werden die darin enthaltenen Fettsäuren aus ein und demselben Ausgangsstoff hergestellt. Und nur ein einziges Enzym produziert diesen: die Acetyl-CoA-Carboxylase, kurz ACC. Das Enzym ist damit der Dreh- und Angelpunkt der Fettsäuresynthese.


ACC-Fasern regulieren die Enzymaktivität und kontrollieren so die Fettsäureproduktion.

Universität Basel, Biozentrum

Das Enzym selbst und seine Funktion im Stoffwechsel sind seit fast sechzig Jahren bekannt. Bereits seit langem findet man in Biochemielehrbüchern unscharfe Aufnahmen von Fasern, zu denen sich ACC Enzyme zusammengelagert haben. Doch das «Wie» und «Wozu» der Faserbildung war bislang ungeklärt.

In einer aktuellen Studie schärft nun ein Forscherteam um Prof. Timm Maier vom Biozentrum der Universität Basel das Bild. «Wir konnten erstmals den Aufbau der ACC-Fasern entschlüsseln und dessen Einfluss auf die Enzymaktivität aufzeigen», berichtet Maier. «Damit haben wir ein lange ungelöstes Rätsel im Stoffwechsel geklärt.»

Schrittmacher der Fettsäuresynthese

ACC ist eine wichtige Stellschraube im Stoffwechsel, es ist das Schrittmacherenzym der Fettsäureproduktion. Die Aktivität des Enzyms ist aussergewöhnlich aufwändig reguliert. Nur etwa die Hälfte der ACC besteht aus enzymatischen Bestandteilen, die chemische Reaktionen katalysieren. Die andere Hälfte des Enzyms ist rein für die Kontrolle der Aktivität zuständig. Sie fungiert als Sensor für den Bedarf an ACC Produkten und dient als An- und Ausschalter des Enzyms.

Form von ACC bestimmt Enzymaktivität

ACC ist nicht immer gleich aktiv. Je nachdem in welcher Form das Enzym vorliegt, ist seine Aktivität hoch oder niedrig. So bringen Stoffwechselprodukte, die einen Kohlenhydratüberschuss signalisieren, ACC in einen aktiven Zustand. «Dabei lagern sich Dutzende ACC-Enzyme zu einer Faser zusammen», sagt Maier. «In der Faser nimmt jedes Enzym eine stabile Form an, in der die enzymatischen Bereiche zueinander ausgerichtet sind. Nur so kann ACC chemische Reaktionen ausführen und die Fettsäureproduktion ankurbeln. Ist ACC nicht in eine Faser eingebunden, sind die enzymatischen Abschnitte beweglich und arbeiten nicht produktiv zusammen.»

Auch ein Ausschalten der ACC kann durch Faserbildung erfolgen. Dabei zwingen Kontrollfaktoren die ACC zur Bildung einer inaktiven Faser, in der die enzymatischen Bereiche der ACC strikt voneinander getrennt sind. Die vielfältige Regulation über die Veränderung der Form des Enzyms ist einzigartig und war vorher nicht verstanden.

ACC als Zielstruktur für Wirkstoffe

Aufgrund seiner zentralen Stellung im Stoffwechsel ist ACC ein wichtiges Zielmolekül für die Entwicklung von Medikamenten. Bei der Bekämpfung von Virus- und Krebserkrankungen könnte ACC als Angriffspunkt dienen. Denn membranumhüllte Viren oder sich rasant vermehrende Krebszellen benötigen besonders viele Fettsäuren als Membranbausteine.

ACC bietet auch einen Ansatzpunkt zur Behandlung von Entgleisungen des Stoffwechsels, zusammengefasst unter dem Namen «Metabolisches Syndrom», die das Risiko für Diabetes und Kreislauferkrankungen erhöhen. Die Studie zeigt nun ganz neue Ansätze für die Entwicklung von Hemmstoffen, die spezifisch in die Faserbildung und Aktivierung von ACC eingreifen und so auch die Fettsäuresynthese drosseln.

Originalbeitrag

Moritz Hunkeler, Anna Hagmann, Edward Stuttfeld, Mohamed Chami, Yakir Guri, Henning Stahlberg, Timm Maier
Structural basis for regulation of human acetyl-CoA carboxylase
Nature (2018), doi: 10.1038/s41586-018-0201-4

Weitere Auskünfte

Prof. Dr. Timm Maier, Universität Basel, Biozentrum, Tel. +41 61 207 21 76, E-Mail: timm.maier@unibas.ch
Dr. Katrin Bühler, Universität Basel, Kommunikation Biozentrum, Tel. +41 61 207 09 74, E-Mail: katrin.buehler@unibas.ch

Dr. Katrin Bühler | Universität Basel
Weitere Informationen:
http://www.unibas.ch

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Klimafolgenforschung in Hannover: Kleine Pflanzen gegen große Wellen
17.08.2018 | Leibniz Universität Hannover

nachricht Forschende entschlüsseln das Alter feiner Baumwurzeln
17.08.2018 | Eidgenössische Forschungsanstalt für Wald, Schnee und Landschaft WSL

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: Farbeffekte durch transparente Nanostrukturen aus dem 3D-Drucker

Neues Design-Tool erstellt automatisch 3D-Druckvorlagen für Nanostrukturen zur Erzeugung benutzerdefinierter Farben | Wissenschaftler präsentieren ihre Ergebnisse diese Woche auf der angesehenen SIGGRAPH-Konferenz

Die meisten Objekte im Alltag sind mit Hilfe von Pigmenten gefärbt, doch dies hat einige Nachteile: Die Farben können verblassen, künstliche Pigmente sind oft...

Im Focus: Color effects from transparent 3D-printed nanostructures

New design tool automatically creates nanostructure 3D-print templates for user-given colors
Scientists present work at prestigious SIGGRAPH conference

Most of the objects we see are colored by pigments, but using pigments has disadvantages: such colors can fade, industrial pigments are often toxic, and...

Im Focus: Eisen und Titan in der Atmosphäre eines Exoplaneten entdeckt

Forschende der Universitäten Bern und Genf haben erstmals in der Atmosphäre eines Exoplaneten Eisen und Titan nachgewiesen. Die Existenz dieser Elemente in Gasform wurde von einem Team um den Berner Astronomen Kevin Heng theoretisch vorausgesagt und konnte nun von Genfern Astronominnen und Astronomen bestätigt werden.

Planeten in anderen Sonnensystemen, sogenannte Exoplaneten, können sehr nah um ihren Stern kreisen. Wenn dieser Stern viel heisser ist als unsere Sonne, dann...

Im Focus: Magnetische Antiteilchen eröffnen neue Horizonte für die Informationstechnologie

Computersimulationen zeigen neues Verhalten von Antiskyrmionen bei zunehmenden elektrischen Strömen

Skyrmionen sind magnetische Nanopartikel, die als vielversprechende Kandidaten für neue Technologien zur Datenspeicherung und Informationsverarbeitung gelten....

Im Focus: Unraveling the nature of 'whistlers' from space in the lab

A new study sheds light on how ultralow frequency radio waves and plasmas interact

Scientists at the University of California, Los Angeles present new research on a curious cosmic phenomenon known as "whistlers" -- very low frequency packets...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

LaserForum 2018 thematisiert die 3D-Fertigung von Komponenten

17.08.2018 | Veranstaltungen

Aktuelles aus der Magnetischen Resonanzspektroskopie

16.08.2018 | Veranstaltungen

DFG unterstützt Kongresse und Tagungen - Oktober 2018

16.08.2018 | Veranstaltungen

VideoLinks
Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

Bionik im Leichtbau

17.08.2018 | Verfahrenstechnologie

Klimafolgenforschung in Hannover: Kleine Pflanzen gegen große Wellen

17.08.2018 | Biowissenschaften Chemie

HAWK-Ingenieurinnen und -Ingenieure entwickeln die leichteste 9to-LKW-Achse ihrer Art

17.08.2018 | Messenachrichten

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics