Wissenschaftler entschlüsseln Optimierungsstrategien der Immunabwehr
Bei der Produktion entzündungshemmender Botenstoffe spielt ein Enzym des Fettsäurestoffwechsels mit der Bezeichnung ALOX15 eine entscheidende Rolle. Dieses Enzym hat sich im Laufe der Säugetierevolution sowohl strukturell als auch funktionell verändert. Wissenschaftler der Charité – Universitätsmedizin Berlin haben nun herausgefunden, dass die menschliche Form des Enzyms eine deutlich höhere Kapazität zur Synthese dieser Botenstoffe entwickelt hat als die entsprechende Variante niederer Primaten. Dies könnte ein Hinweis darauf sein, dass die strukturellen Veränderungen des Enzyms darauf ausgerichtet sind, Entzündungen besser zu kontrollieren und den Heilungsprozess zu beschleunigen. Die Ergebnisse der Studie sind in der aktuellen Ausgabe der Fachzeitschrift Proceedings of the National Academy of Sciences* veröffentlicht.
Die Wissenschaftler um Prof. Dr. Hartmut Kühn, Leiter des Labors Lipoxygenaseforschung am Institut für Biochemie der Charité, haben zunächst unterschiedliche Ausprägungen des AOLX15-Enzyms verschiedener Säugetierarten verglichen. Sie fanden strukturelle Unterschiede zwischen den Enzymen niederer Säugetiere und höher entwickelter Primaten, wie Schimpansen, Orang-Utans und Menschen. Um die sich daraus ableitenden funktionellen Konsequenzen der Strukturunterschiede zu analysieren, exprimierten die Forscher die verschiedenen Enzyme als rekombinante Proteine mit Hilfe von Bakterien. „So konnten wir die Enzyme hinsichtlich ihrer funktionellen Eigenschaften charakterisieren. Dabei hat sich gezeigt, dass die Kapazität des Enzyms zur Herstellung entzündungshemmender Botenstoffe, sogenannter Lipoxine, bei niederen Säugetieren deutlich geringer war“, erklärt Prof. Hartmut Kühn.
Eine Entzündung ist Ausdruck einer Immunantwort, die für das Überleben entwickelter Säugetiere in der Auseinandersetzung mit der Umwelt von großer Bedeutung ist. „Unsere Ergebnisse zeigen, dass die Veränderungen der funktionellen Eigenschaften des ALOX15-Enzyms während der späten Primatenevolution darauf ausgerichtet waren, die Heilungsphase einer Entzündungsreaktion besser zu kontrollieren und damit zu optimieren“, ergänzt Prof. Kühn.
*Adel S, Karst F, González-Lafont À, Pekárová M, Saura P, Masgrau L, Lluch JM, Stehling S, Horn T, Kuhn H, Heydeck D. Evolutionary alteration of ALOX15 specificity optimizes the biosynthesis of antiinflammatory and proresolving lipoxins. Proc Natl Acad Sci U S A. 2016 Jul 26;113(30):E4266-75. doi: 10.1073/pnas.1604029113. Erratum in: Proc Natl Acad Sci U S A. 2016 Nov 21;Proc Natl Acad Sci U S A. 2016 Nov 21.
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Prof. Dr. Hartmut Kühn
Institut für Biochemie
Charité – Universitätsmedizin Berlin
t: +49 30 450 528 040
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