Atomare Struktur eines wichtigen Enzyms entschlüsselt

Struktur FGE als Bänder-
diagramm;© Uni Göttingen

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 das 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. 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.

Der Strukturbiologe Dr. Markus Rudolph züchtete in einer gentechnologischen Produktion zusammen mit Dr. Achim Dickmanns Kristalle des Enzyms (FGE). Diese Kristalle lieferten in sehr hoher Auflösung eine räumliche Struktur. 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", so Rudolph.

Das Enzym ist der erste funktionell charaktersierte Vertreter einer neuartigen, weit verbreiteten Proteinfamilie, die in ein- und vielzelligen Organismen von Bakterien bis zum Menschen nachweisbar ist. 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.

MEDICA.de; Quelle: Georg-August-Universität Göttingen