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Die Botschaft des Genoms I: Lysozym - Bakterienkiller in Tränen

Anlässlich der Entschlüsselung des menschlichen Erbguts stellen wir zwölf darin codierte Proteine in einer Serie beispielhaft vor.


Schon fünf Jahre vor seiner epochalen Entdeckung des ersten Antibiotikums im Jahre 1927 stieß Alexander Fleming auf einen anderen antibakteriellen Wirkstoff: ein Protein, das in menschlichen Körpersekreten vorkommt. Ein Tropfen aus der Nase des britischen Forschers, so ist überliefert, fiel ausgerechnet auf eine Agarplatte mit einer Bakterienkultur. Fleming beobachtete, dass eine im Tropfen enthaltene Substanz die Bakterien abtötete, und nannte sie "Lysozym", weil es sich um ein Enzym handelte, das Bakterienzellen lysiert, also auflöst. Auch Tränen und Milch enthalten es als natürliches Konservierungsmittel.

Vögel produzieren Lysozym in großen Mengen, wenn sie Eier legen – es ist der Hauptbestandteil in der Trockensubstanz von Hühnereiweiß. Das Protein liegt darin so hochkonzentriert vor, dass man es durch Vermischen mit Salzlauge zur Kristallisation bringen kann. Dies ist einer der Gründe, warum Lysozym das erste Enzym war, dessen räumliche Gestalt mittels Röntgenstrukturanalyse in atomarer Auflösung ermittelt werden konnte. Es zählt heute noch zu den bestuntersuchten Proteinen.

Äußerlich erinnert das Molekül entfernt an den "Pacman" aus der Steinzeit der Computerspiele: Zwei durch eine Art Scharnier verbundene Hälften definieren einen Spalt, der den Ort der Enzymaktivität enthält (Bild). Lysozym erkennt eine bestimmte Art von Zuckerketten, die vor allem in Bakterienzellwänden vorkommt, greift sich ein Wassermolekül, und benutzt es dazu, die Kette zu spalten.

Außer für seine enzymatische Wirkung haben sich Forscher auch dafür interessiert, wie sich das Protein von einer linearen Aminosäurekette zu dem räumlichen Gebilde auffaltet, das allein die biologische Funktion ausüben kann. Da Lysozym mit nur 129 Aminosäuren eines der kleinsten und am leichtesten erhältlichen Proteine mit allen typischen Strukturmerkmalen ist, bot es sich für solche Untersuchungen an.

Jüngst stellte sich heraus, dass bestimmte Mutationen des Lysozyms für eine Erbkrankheit, die systemische Amyloidose, verantwortlich sind. Obwohl dieses Leiden viel zu selten ist, um umfangreiche Forschungsprogramme zu rechtfertigen, wurde es in den vergangenen Jahren sehr detailliert untersucht, weil es ein entscheidendes Symptom mit der Alzheimerschen Krankheit gemeinsam hat: eine fehlgeleitete Faltung. Durch sie entstehen faserförmige Proteinablagerungen, die so genannten Amyloid-Fibrillen. Außer bei der Altersdemenz spielen sie auch beim Rinderwahn und Diabetes eine Rolle.

Dass ausgerechnet ein Protein, dessen reguläre Faltung sehr genau untersucht ist, mit diesen falsch zusammengelegten Fibrillen in Verbindung steht, ist als äußerst glücklicher Umstand zu werten. Er weckt Hoffnungen, die Alzheimersche und andere Amyloid-Krankheiten dereinst heilen oder gar von vornherein verhindern zu können.

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Steckbrief:
  • Molekulargewicht: 14 693
  • Zwei Domänen
  • 129 Aminosäuren
  • hydrolytisches Enzym
  • Chromosom Nr. 12


Aus: Spektrum der Wissenschaft 10 / 2000, Seite 22
© Spektrum der Wissenschaft Verlagsgesellschaft mbH
10 / 2000

Dieser Artikel ist enthalten in Spektrum der Wissenschaft 10 / 2000

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