Der Fettstoffwechsel ist ein zentraler Prozess im menschlichen Körper. Gerät er aus den Fugen, sind Krankheiten die Folge. Jetzt haben Forschende der ETH Zürich erstmals die atomare Struktur der Fettsäure-Synthase von Säugetieren bestimmt, wie das Wissenschaftsmagazin Science berichtet. Die neuen Erkenntnisse über das komplexe Enzym bietet zukünftig Ansatzpunkte für die Therapie von Krebs und Krankheiten, die durch Übergewicht begünstigt werden.
Die Herstellung von Fettsäuren, die als Energiespeicher, Botenstoffe und Bestandteil der Zellhülle dienen, ist eine zentrale Aufgabe der Zelle und seit Jahrzehnten Gegenstand intensiver Forschung. Bisher wurde dieser Vorgang zumeist anhand der einfachen Systeme von Bakterien untersucht, in denen jeweils ein Enzym für einen Herstellungsschritt verantwortlich ist. Bei Tier und Mensch hingegen wird die Fettsäure-Herstellung in einer molekularen Fabrik, der „Fettsäure-Synthase“, ausgeführt, die alle benötigten Enzyme in einem multifunktionalen Protein vereint.
Einem kleinen Team um Professor Nenad Ban, bestehend aus Timm Maier, Marc Leibundgut und Simon Jenni vom Institut für Molekularbiologie und Biophysik der ETH Zürich ist es nun nach langjährigen Bemühungen gelungen, die Struktur der Fettsäure-Synthase von Säugetieren zu bestimmen. Die neuen Forschungsergebnisse basieren auf kristallographischen Messungen an der Synchrotron Lichtquelle des Paul Scherrer Instituts.
Gegen Übergewicht und Tumore
Das Interesse der Forscher an der Fettsäure-Synthase beruht nicht nur auf ihrer grundlegenden Rolle im Zellstoffwechsel, sondern auch auf ihrer großen Bedeutung für die Entwicklung neuer Medikamente. Obwohl ein Großteil der gespeicherten Fettsäuren mit der Nahrung aufgenommen und nicht im Körper hergestellt wird, werden Fettsäure-Synthase-Hemmer zur Gewichtsreduktion
eingesetzt.
Sie können zur Behandlung von Krankheiten, die durch Übergewicht begünstigt werden, wie zum Beispiel Herz- Kreislauferkrankungen und Diabetes, eingesetzt werden. Da Tumorzellen einen erhöhten Umsatz an Fettsäuren aufweisen, wirken die Hemmstoffe der Fettsäure-Synthase auch krebshemmend und gelten als vielversprechende Ausgangsverbindungen für neue Medikamente zur Tumortherapie.
Kampf gegen zunehmende Antibiotika-Resistenz
Nahe Verwandte der Fettsäure-Synthase von Säugern – die Polyketid- Synthasen – werden biotechnologisch zur Herstellung komplexer Naturstoffe wie zum Beispiel Antibiotika, Krebstherapeutika oder Immunsystem- Hemmer eingesetzt. Die Struktur der Fettsäure-Synthase deckt nun auf, wie verschiedene Formen von Polyketid-Synthasen durch das Einfügen und Austauschen funktioneller Einheiten entstanden sind.
Die neuen Ergebnisse erlauben zukünftig ein vereinfachtes Design neuer, verbesserter Produktionssysteme für zahlreiche Wirkstoffe. Dazu gehören neuartige Antibiotika, deren Verfügbarkeit von herausragendem Interesse für den Kampf gegen die zunehmende Antibiotika-Resistenz von Krankheitserregern ist.
(ETH Zürich, 08.09.2008 – NPO)
