Innovation bei der Bekämpfung von Pilzerkrankungen. Zürich – Eine Forschergruppe der ETH Zürich http://www.ethz.ch hat die Struktur des sogenannten Fettsäuresynthase-Komplexes (FAS) bei Pilzen in einem bisher unerreichten Detaillierungsgrad darstellen können. Die Erkenntnisse werden in der Zukunft vor allem bei der Behandlung von Pilzerkrankungen wesentliche Fortschritte ermöglichen, denn sie zeigen gezielte Angriffspunkte gegen die hartnäckigen Quälgeister.
Fettsäuren sind von grundlegender Bedeutung für jedes Leben, da sie Bestandteil biologischer Membranen, wichtig für die Energiespeicherung und als Signalübermittler sind. Was die Forscher allerdings seit Jahren besonders interessiert, ist die Produktion dieser Fettsäuren, die für die komplexen Protein-Moleküle verantwortlich sind. Den Schweizer Forschern um Nenad Ban ist es nun gelungen, die riesige Eiweiß-Struktur in einer Auflösung von 3.1 Angström darzustellen, berichten sie in der jüngsten Ausgabe des Wissenschaftsmagazins Science http://www.sciencemag.org.
Diese “Fettsäure-Fabrik” ist im Vergleich zu anderen Protein-Komplexen ein Gigant, der aus mehr als 23.000 Aminosäuren besteht und 2.6 Megadalton (1 Dalton entspricht dem Gewicht eines Wasserstoffatoms) groß ist. “Der Syntheseweg des FAS-Komplexes bei Pilzen umfasst mehr als 40 Einzelschritte”, so Marc Leibundgut, der an der Studie mitbeteiligt war, im Gespräch. Durch die Strukturanalyse bis auf die Stufe einzelner Atome gewannen die Wissenschaftler wichtige Erkenntnisse über den Aufbau der einzelnen Enzymkomponenten, über die katalytischen Mechanismen sowie über den Substrat-Transport innerhalb des FAS-Komplexes. “Wenn man die Fettsäuresynthase als Ganzes betrachtet, erinnert sie an ein Fass”, erklärt der Wissenschaftler.
“Aufgrund der Möglichkeit, die Kristalle an einer der weltbesten Röntgenstrahlenquellen – der Swiss Light Source am Paul-Scherrer-Institut – messen zu können, gelang uns nach fünfjähriger Arbeit, Elektronen-Dichte-Karten von exzellenter Qualität zu berechnen und ein atomares Modell zu bauen”, meint Simon Jenni, der ebenfalls am Projekt mitgearbeitet hat. “Insgesamt konnten wir den gesamten Komplex charakterisieren”, erklärt Leibundgut. Einen wichtigen Hinweis auf die Mechanismen lieferte ein Schnappschuss des sogenannten Acyl Carrier Protein (ACP). Die Forscher kristallisierten dieses Protein, welches als eine Art Shuttle innerhalb der Fettsäure-Fabrik für den Substrat-Transport zuständig ist, im direkten Kontakt zu einem Partnerprotein. Über das ACP verläuft die mehrstufige Synthese, bis das Fettsäure-Molekül mit 16 bis 18 Kohlestoffatomen bestückt ist.
Die detaillierte Struktur der Fettsäuresynthase stellt eine mögliche Basis dar, um gezielt Angriffspunkte gegen Pilzkrankheiten zu finden. “Dies insbesonders, weil sich die Struktur der Säuger-FAS von derjenigen der Pilze unterscheidet. Da die Pilz-FAS zudem vergleichbar ist mit derjenigen der Mycobakterien, welche Krankheiten wie Lepra und Tuberkulose verursachen, gibt es auch hier mögliche Ansatzpunkte für die Entwicklung neuer Antibiotika”, erklärt Leibundgut abschließend. Redakteur: Wolfgang Weitlaner
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