Stoffwechsel: Neue Methode entdeckt bei Enzymen bislang unbekannte Wechselwirkungen
Regulation des menschlichen Stoffwechsels viel komplexer als gedacht
Der menschliche Stoffwechsel ist ein kompliziertes, fein abgestimmtes Netzwerk, in dem Stoffe in den Zellen abgebaut, umgebaut und aufgebaut werden. Enzyme steuern die biochemischen Reaktionen. Ein internationales Forschungsteam mit Beteiligung der Universität Göttingen hat nun mit einer neuen Methode herausgefunden, dass die Regulation des Stoffwechsels komplexer ist als vermutet. Die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler entdeckten bei 33 Enzymen bislang unbekannte Wechselwirkungen, in denen Moleküle deren Funktion beeinflussen. Die Ergebnisse sind bedeutend für die Entwicklung von Medikamenten gegen Stoffwechselkrankheiten. Sie wurden in der Fachzeitschrift Science veröffentlicht.
Die Forschenden durchsuchten den Stoffwechsel nach Molekülen, die in biochemischen Reaktionen umgesetzt werden und die Funktion von Enzymen regeln können, sogenannten Metaboliten. Davon gibt es in einer Zelle Hunderte, wenn nicht Tausende. Es gleicht daher der sprichwörtlichen Suche nach der Nadel im Heuhaufen, die Metaboliten zu finden, die einen Einfluss auf Enzyme haben. Um die Suche zu vereinfachen, entwickelte das Team von Prof. Dr. Jared Rutter an der Universität Utah in den USA eine neue Methode: Sie erlaubt es, die Wechselwirkungen von Enzymen mit allen Metaboliten gleichzeitig zu kartieren. So konnten die Forschenden 33 Enzyme des Stoffwechsels systematisch untersuchen. Das offenbarte neue Wechselwirkungen, die auch in menschlichen Zellen nachgewiesen wurden.
„Die Entwicklung der neuen Methode ist ein Meilenstein in unserem Verständnis des menschlichen Stoffwechsels“, sagt Prof. Dr. Kai Tittmann von der Universität Göttingen, der mit seinem Team der Abteilung Molekulare Enzymologie an der Studie beteiligt war. „Für einige Enzyme, von denen bekannt ist, dass eine Fehlregulation eine wichtige Rolle bei schweren Krankheiten spielt, haben wir neue Regulationsmechanismen gefunden. Damit können neue Klassen von Medikamenten entwickelt werden, die den regulatorischen Metaboliten aus der Zelle nachempfunden sind und die zielgenau an Enzyme binden und diese steuern.“
Originalpublikation: Kevin G. Hicks et al. Protein-metabolite interactomics of carbohydrate metabolism reveal regulation of lactate dehydrogenase. Science 2023. www.science.org/doi/10.1126/science.abm3452
Quelle: Georg-August-Universität Göttingen
