Lübecker Biochemiker und Physiker eröffnen eine neue Möglichkeit für das maßgeschneiderte Design von chemischen Katalysatoren und therapeutischen Wirkstoffen

Die chemische Oxidation von Kohlenwasserstoffen ist sehr energieaufwendig. So müssen etwa für die Umwandlung des Methans, des Hauptbestandteils von Erdgas, in flüssiges Methanol drastische Reaktionsbedingungen wie hoher Druck und hohe Temperaturen angewendet werden.

In der Natur laufen solche Reaktionen viel schonender ab; sie werden häufig durch eisenhaltige Enzyme katalysiert, die molekularen Sauerstoff (O₂) aus der Luft aufnehmen, aktivieren, in atomaren Sauerstoff (O) spalten und diesen dann in die Bindung zwischen Kohlenstoff und Wasserstoff des Kohlenwasserstoffmoleküls einfügen.

Es ist von großem Interesse, das aktive Zentrum solcher Enzyme durch chemische Synthese nachzubauen und so einen Katalysator zu gewinnen, der die Oxidationsreaktionen viel schonender und kostengünstiger durchführt als die derzeitigen technischen Verfahren. Leider sind die entsprechenden Zwischenstufen der Sauerstoff-Aktivierung nur sehr kurzlebig; in den meisten Fällen existieren sie nur für ein paar Sekundenbruchteile. Ihre Strukturen sind daher sehr schwer zu untersuchen.

Es gibt allerdings ein Enzym namens Deoxyhypusin-Hydroxylase (DOHH) aus menschlichen Zellen, welches eine ähnliche Oxidationsreaktion einer seltenen Aminosäure katalysiert – in diesem Fall ist die sauerstoff-aktivierende Zwischenstufe über einige Tage stabil.

Prof. Rolf Hilgenfeld und sein Doktorand Zhenggang Han vom Institut für Biochemie der Universität zu Lübeck haben diese sogenannte Peroxo-Zwischenstufe der DOHH nun kristallisiert und ihre dreidimensionale Struktur aufgeklärt, und Prof. Alfred Xaver Trautwein vom Institut für Physik der Universität Lübeck hat die Wechselwirkungen zwischen Sauerstoff und Eisenatomen im Zentrum des Enzyms spektroskopisch untersucht.

Durch diese Arbeit, die in der aktuellen Online-Ausgabe des Fachjournals „Structure“ erschienen ist, wurde zum ersten Mal die Struktur einer biologischen Zwischenstufe dieser Art sichtbar gemacht; damit eröffnen sich völlig neue Möglichkeiten für deren Nachahmung durch chemische Synthese.

Neben dieser Rolle als Modell für kurzlebige Zwischenstufen kommt dem Enzym DOHH auch eine wichtige Funktion bei der HIV-Infektion, bei bestimmten Krebsarten und bei Diabetes zu, so dass die neue Kristallstruktur aus Lübeck nun das maßgeschneiderte Entwerfen von Wirkstoffen gegen eine ganze Reihe von Krankheiten ermöglicht.

Publikation:
Zhenggang Han, Naoki Sakai, Lars Böttger, Sebastian Klinke, Joachim Hauber, Alfred Xaver Trautwein & Rolf Hilgenfeld: Crystal Structure of the Peroxo-diiron(III) Intermediate of Deoxyhypusine Hydroxylase, an Oxygenase Involved in Hypusination. Structure, im Druck. DOI: http://dx.doi.org/10.1016/j.str.2015.03.002

Die gedruckte Ausgabe von Structure mit dieser Publikation erscheint am 5. Mai 2015.

Ein geringes Monatsbudget für Lebensmittel ist keine Ausrede für eine ungesunde Ernährungsweise, denn gute Lebensmittel können auch preiswert sein.

Viele Menschen in Deutschland müssen mit einem geringen monatlichen Einkommen haushalten und auch beim Lebensmitteleinkauf drastisch sparen. Doch eine vernünftige Ernährung ist kein Luxusgut und lässt sich auch mit kleinem Budget umsetzen. Wer auf seine Ernährung achtet, viele natürliche Lebensmittel einkauft und selbst kocht, spart schon automatisch.

Gemüse und Obst bilden eine preiswerte Basis für das tägliche Essen. Saisonangebote und Waren aus der Region sind aufgrund der geringen Lagerungs- und Transportkosten oft preisgünstiger, als viele denken. Hier reicht es, sich gut umzuschauen und die Kilogrammpreise zu vergleichen. Hülsenfrüchte und Vollkornprodukte sättigen durch den hohen Ballaststoffgehalt sehr gut. Gleiches gilt auch für Eiweiß und Fett in Eiern und Milchprodukten. Ein Linseneintopf mit Sahne und einer Scheibe Brot ist zum Beispiel ein preiswertes Gericht, das lange sättigt. Dabei müssen es auch nicht die teuren Produkte der Markenanbieter sein. In den Regalen stehen weiter unten meist preiswertere Alternativen, die genauso gut sind. Welcher Markenname auf dem Naturjoghurt oder dem Käse steht, spielt für die Qualität weniger eine Rolle.

Was das Budget hingegen stärker belastet, sind hochwertige Fleisch- und Fischprodukte. Hiervon sollten allerdings ohnehin nur zwei Portionen pro Woche auf den Teller kommen. Wer überwiegend vegetarische Kost mit Eiern und Milchprodukten isst, kauft in der Regel günstiger ein als regelmäßige Fleisch- und Wurstesser.

Aus welchen Stufen sich eine gesunde Ernährung zusammensetzt veranschaulicht die FET-Ernährungspyramide „Bewusste Ernährung“, die in der Rubrik „Unser täglich Brot“ mit weiterführenden Erklärungen vorgestellt wird.

Dipl.troph. Christine Langer

Wer an Zöliakie leidet, muss sein Essen besonders sorgsam unter die Lupe nehmen, denn Gluten steckt in weitaus mehr Lebensmitteln als in Brot oder Nudeln.

Bei Menschen mit Zöliakie reagiert das Immunsystem empfindlich auf das Getreideeiweiß Gluten. Sie müssen daher besonders achtsam bei ihrer Speisenauswahl sein. Back- und Teigwaren aus Weizen, Dinkel, Roggen, Gerste oder Hafer zu meiden, reicht heute bei weitem nicht mehr aus. Darauf möchte der Welt-Zöliakie-Tag am 16.Mai Betroffene wie auch Außenstehende erneut aufmerksam machen, denn im Alltag lauern zahlreiche verborgene Glutenquellen. Besonders Weizenmehl, Weizenstärke oder Weizeneiweiß sind beliebte Zutaten in der Lebensmittelindustrie, um etwa die Konsistenz eines Produktes oder die Rieselfähigkeit von Pulvern zu verbessern. Augenscheinlich getreidefreie Lebensmittel wie Fruchtjoghurt, Kräuterquark, Gewürzmischungen oder Eiscreme können so leicht zur Glutenfalle werden. Dank der Kennzeichnungspflicht, die seit Ende 2014 auch für unverpackte Waren gilt, können Betroffene Produkte heute viel schneller bewerten. Glutenquellen wie Weizen, Roggen, Gerste oder Gluten selbst müssen in der Zutatenliste aufgeführt und als solche erkennbar sein.

Schwieriger wird es hingegen beim Essen unterwegs. Pommes vom Imbiss können unerwartet Weizen enthalten – sei es, dass der Betreiber mit Mehl gestreckte Fertigfritten verwendet oder panierte Speisen in der gleichen Fritteuse zubereitet. Auch Ketchup, Röstzwiebeln, Currysoßen, Salatdressings, Würzextrakte oder Sojasoßen können mögliche Glutenquellen sein. Besonders der weitverbreitete Einsatz von Instantpulvern und vorgefertigten Produkten erschwert Betroffenen den Besuch von Kantinen, Mensen oder Restaurants. So bleibt vielen nichts anderes übrig, als sich ihr Essen von zu Hause mitzubringen.

Als schnelle Orientierungshilfe bietet die Lebensmittelliste „Zöliakie“ einen Überblick, bei welchen Lebensmitteln Zöliakie-Betroffene ruhigen Gewissens zugreifen können und wo ein genauerer Blick ratsam ist. Erhältlich ist das Miniposter im Onlineshop.

Autor: Dipl.troph. Christine Langer