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Ergothionein: Schweizer Forscher entschlüsseln Herkunft von übersehenem Vitamin


Das Eisen-abhängige Enzym EgtB katalysiert den zentralen Schritt der Ergothionein-Biosynthese, die Bildung einer Schwefel-Kohlenstoff-Bindung (roter Pfeil). (Foto: Universität Basel)

Ergothionein ist ein wenig beachtetes, jedoch weit verbreitetes Vitamin. Um seine Funktion zu verstehen, untersuchen Chemiker der Universität Basel die Biosynthese des Vitamins in Bakterien. Zusammen mit Forscher des Helmholtz Zentrums für Infektionsforschung konnten sie nun die dreidimensionale Struktur eines neuen Biokatalysators bestimmen. Die Resultate wurden in der renommierten Fachzeitschrift «Angewandte Chemie» veröffentlicht.

Ergothionein ist eine schwefelhaltige Aminosäure, die hauptsächlich von Bakterien und Pilzen produziert und von höheren Organismen wie ein Vitamin aus dem Boden oder aus der Nahrung aufgenommen wird. Aminosäuren sind die Bausteine der Proteine und haben eine wichtige Funktion im Stoffwechsel.

Obwohl das Vitamin eine wichtige Rolle in der Abwehr von oxidativem Stress in menschlichen Zellen zu spielen scheint, ist noch wenig über seine genaue Funktion bekannt. Ergothionein ist im Unterschied zu Vitamin C chemisch gesehen sehr stabil und lässt sich in vielen Nahrungsmitteln nachweisen. Bisher sind auch keine Mangelerscheinungen beschrieben worden, wie beispielsweise bei Vitamin-C-Mangel und Skorbut. Dies könnte erklären, weshalb Ergothionein bisher als Vitamin weitgehend übersehen wurde.

Neuer Biokatalysator in 3D

Bis vor wenigen Jahren war unklar, wie Ergothionein in der Natur gebildet wird, was die Erforschung seiner physiologischen Rolle in Bakterien, Pilzen, Pflanzen oder Menschen erschwerte. Am Departement für Chemie der Universität Basel untersucht nun die Forschungsgruppe um Prof. Florian Seebeck die Biosynthese des Vitamins in sogenannten Mycobakterien.

Die Forscheneden entdeckten einen bisher unbekannten Reaktionstyp, bei dem das Enzym EgtB den zentralen Schritt der Synthese von Ergothionein katalysiert, nämlich die Bildung einer Schwefel-Kohlenstoff-Bindung.

In Zusammenarbeit mit dem Helmholtz Zentrum für Infektionsforschung in Braunschweig gelang es erstmals die dreidimensionale Struktur des Enzyms zu entschlüsseln und einen möglichen katalytischen Mechanismus abzuleiten.

Diese Enzymreaktion könnte auch vielen anderen schwefelhaltigen Naturprodukten als Prinzip zugrunde liegen. Die 3D-Struktur des Enzyms eröffnet zudem die Möglichkeit ausgehend von EgtB neue Biokatalysatoren mit massgeschneiderten Funktionen zu konstruieren.

Originalbeitrag
Goncharenko, K.V., Vit, A., Blankenfeldt, W., und Seebeck, F.P.
Struktur der Sulfoxidsynthase EgtB aus der Ergothioneinbiosynthese
Angew. Chemie. doi: 10.1002/anie.201410045

Structure of the Sulfoxide Synthase EgtB from the Ergothioneine Biosynthetic Pathway.
Angew. Chem. Int. Ed.. doi: 10.1002/anie.201410045

Quelle: Universität Basel
Bild: © Universität Basel

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