Sød lysin nedbrydning

Forskere fra afdelingerne for kemi og biologi ved universitetet i Konstanz har fået grundlæggende ny indsigt i nedbrydningen af ​​aminosyren lysin - kræftfremkaldende oncometabolitter som mellemprodukter

Faktisk, de ledte efter et specifikt enzym. Det, de fandt, er noget så fundamentalt, at deres nye resultater godt kan finde vej til lærebøger. Her henvises til aminosyren lysin, som er en vigtig byggesten i proteiner. I bakterier og mange andre organismer, lysin genererer energi under nedbrydning. "Vi troede, at der ikke var mere at opdage på dette område. Så gik det op for os, at for mange bakterier indtil videre intet ved man om, hvordan lysin nedbrydes, siger professor Jörg Hartig, biokemiker ved Institut for Kemi ved Universitetet i Konstanz.

Dette gjaldt endda for den organisme, der er langt den mest grundigt undersøgte:bakterien Escherichia coli, kort sagt E. coli – mikrobiologiens modelorganisme. Resultaterne af det samarbejde, der er udført af forskere ved Institut for Kemi og Institut for Biologi ved Universitetet i Konstanz kan findes i det aktuelle nummer af Naturkommunikation , 29. november 2018.

Lysinedbrydning var hidtil ukendt i mange bakterier. Den nye vej opdaget af Jörg Hartig og hans to doktorgradsforskere Sebastian Knorr og Malte Sinn har lukket dette videnshul. "Det er en helt ny vej, der følger en hidtil ukendt rute, " siger biokemiker Hartig. Til dato, lysin blev anset for at være en af ​​to aminosyrer, hvor sukker ikke kan opnås direkte fra deres nedbrydningsvej. Det blev anset for udelukkende at være ketogent i stedet for glucogent. Det betyder, at forstadier til fedtsyremetabolisme opnås under nedbrydning. Lipider kan syntetiseres ud fra dette, for eksempel. Imidlertid, syntesen af ​​sukker fra simple byggesten er meget vigtig for stofskiftet.

Vigtige resultater blev opnået, mens de forskellige nedbrydningsstadier blev beskrevet:Konstanz-forskerne, herunder biologerne professor Olga Mayans og Dr. David Schleheck, var i stand til at identificere glutarat og hydroxyglutarat som metaboliske produkter, blandt andre. Forskerne mestrede den strukturelle karakterisering af nøgleenzymet glutarathydroxylase ved at løse krystalstrukturen. De var også i stand til at vise, at oxidationen af ​​hydroxyglutarat til det centrale stofskifteprodukt α-ketoglutarat er koblet med respirationskæden. Først og fremmest, dog:Med succinat som endepunktet for den metaboliske vej, de var i stand til at bevise for første gang, at lysin kan nedbrydes på en glucogen måde. Jörg Hartig opsummerer:"Den nedbrydningsvej, vi har opdaget, er den allerførste, der nedbryder lysin til en glucogen forbindelse."

Forbindelsen hydroxyglutarat, som ikke tidligere var blevet beskrevet som et metabolisk mellemprodukt, kan virke som en oncometabolit hos mennesker. Det betyder, at det kan ophobes i nogle former for kræft og fremme tumorvækst. At hydroxyglutarat kan spille en rolle ved kræft allerede på udviklingsstadiet er et diskussionsemne. "Hvis afgiftningen af ​​denne forbindelse afbrydes, så kan dette bidrage til udviklingen af ​​kræft, " siger Malte Sinn. Til dato, videnskabsmænd var ikke klar over nogen specifik rolle for denne oncometabolit. Det blev betragtet som metabolisk affald. "Vi har fundet ud af, at i det mindste i mange bakterier er det ikke bare affald, men en del af en vej, " siger Hartig. Dette gør hydroxyglutarat til et mellemprodukt.

Ud over deres rolle i kræft, glutarat og hydroxyglutarat spiller vigtige roller i visse arvelige neurodegenerative sygdomme. Hvis afgiftningsmekanismerne for metaboliske produkter allerede er defekte i genomet, disse stoffer akkumuleres som følge heraf, fører til neurologiske lidelser allerede i barndommen. Forskerne kan forestille sig, at via organismer som E. coli, som er i stand til at udføre denne nedbrydningsvej i tarmen, disse stofskifteprodukter trænger ind i menneskelige celler og skal bortskaffes der. Sebastian Knorr peger på, at forskningen lægger mere og mere vægt på sammenhængen mellem bakterier, der koloniserer tarmen og mennesker. "Vores resultater retfærdiggør at tage et nyt kig på sådanne processer. Måske finder vi flere links."