Enzymmanipulation kann Mensch und Umwelt schützen
Ein von der Masaryk-Universität, Tschechische Republik, angeführtes internationales Wissenschaftlerteam hat eine neue Methode entwickelt, um die funktionellen Eigenschaften von Enzymen zu verbessern. Dieser jüngsten Innovation wohnt das Potenzial für eine weit gefächerte Anwendung in der Medizin, Chemie- und Nahrungsmittelindustrie inne. Das Verfahren wurde in der Fachzeitschrift Nature Chemical Biology vorgestellt. Die Modifikation von Enzymen kann auf wirksame Weise zum Wohlbefinden von Mensch und Tier sowie zum Schutz der Umwelt beitragen. Wie die Sprecherin der Masaryk-Universität in Brno mitteilte, können diese Enzyme zur sicheren Entsorgung von durch den Menschen verschuldeten giftigen chemischen Substanzen, die unsere Umwelt verschmutzen könnten, verwendet werden. Tereza Fojtová wies darauf hin, dass diese Chemikalien in der Natur ganz erheblichen Schaden anrichten könnten. Wissenschaftler der Loschmidt-Labors der Universität hatten herausgefunden, wie diese Giftstoffe auf effiziente Weise aus der Umwelt zu entfernen sind. "Wir können jetzt zur Veränderung von Enzymeigenschaften genetische Modifikationen einsetzen, sodass sie den Abbau gefährlicher Substanzen in der Umwelt beschleunigen und erleichtern können", berichtete Professor Jiri Damborsky vom Institut für Experimentalbiologie der Masaryk University. Frühere Forschungen zielten auf die Modifikation der Enzymeigenschaften an der Stelle ihrer Struktur ab, wo die chemische Reaktion stattfindet. Neu ist nun, dass sich die neue Methode auf Veränderungen der sogenannten "Zugangstunnel" (access tunnels) konzentriert. Mittels dieser Methode kann die zu zerlegende Substanz über die Zugangstunnel die aktive Stelle erreichen, wobei ein Lösungsmittel abgesondert wird. Infolgedessen schreitet die Zersetzung dann wesentlich schneller voran. Das Team überprüfte die Eignung des Verfahrens mit einem Enzym zum Abbau der hochgiftigen Substanz Trichlorpropan (TCP), einer farblosen, schweren Flüssigkeit mit einem süßen, aber starken Geruch, der sich schnell verflüchtigt. TCP fällt in der chemischen Industrie als Nebenprodukt an und geht vor allem in die Luft, das Wasser, den Boden, das Abwasser und die Nahrungskette über. Es bleibt im Boden oder im Grundwasser länger als 100 Jahre stabil. Dieser Giftstoff spielt nach Angaben der Forscher überdies auch eine Rolle bei der Entstehung von Krebs. Mithilfe dieses hochmodernen Verfahrens konnten die Wissenschaftler ein Enzym erzeugen, das TCP 32-mal schneller als vorher zersetzen kann. Es sei an dieser Stelle darauf hingewiesen, dass die Methode auch in anderen Bereichen angewandt werden kann: Zum Beispiel bei der Verbesserung der Eigenschaften der in der Biomedizin verwendeten Enzyme sowie in der chemischen Industrie und der Lebensmittelindustrie. Forscher des Pasteur-Instituts in Frankreich, der Universität Wien in Österreich und des Weizmann-Instituts in Israel haben bereits ihr Interesse an diesem neuesten Verfahren bekundet. Die Forscher der Masaryk-Universität arbeiteten bei diesem Projekt mit Kollegen der Palacky Universität Olomouc, Tschechische Republik, vom European Media Laboratory, Deutschland, und von der Sendai-Universität, Japan, zusammen. Das Projekt wurde teilweise vom tschechischen Ministerium für Bildung, Jugend und Sport, der tschechischen Wissenschaftsstiftung und der Klaus Tschira Stiftung, Deutschland, finanziert.
Länder
Tschechien, Deutschland