| Abteilung für Molekular- und Zellbiologie der Pflanzen |
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| Prof. Dr. Ralf-Rainer Mendel Institut für Pflanzenbiologie Technische Universität Braunschweig Humboldtstr. 1 Tel: +49 (0)531 391 - 5870
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Die Grundlagen des irdischen Lebens:
Praktisch alle Vorgänge auf der Erde werden durch die Energie der Sonne am Leben erhalten. Pflanzen konvertieren diese höchst effektiv und nutzen die daraus gewonnenen zellulären Energieträger für den Aufbau komplexer Strukturen, wie wir sie kennen. Eines der wichtigsten pflanzlichen Enzyme ist die Nitratreduktase, die in der komplexen Umwandlung von Nitrat in biologisch verwertbare Stickstoffverbindungen die Schlüsselreaktion katalysiert. Nitratreduktase ist essentiell für das Leben auf der Erde. Der Motor der Nitratreduktase ist der Molybdäncofaktor, der in ihrem aktiven Zentrum für den direkten Transfer von aus Sonnenlicht gewonnenen Elektronen auf anorganisches Nitrat zuständig ist. Hier findet die Energiekonversion statt, die den größten Teil des bioverwertbaren Stickstoffs auf dieser Erde liefert, und somit Leben ermöglicht.
Ohne den Molybdäncofaktor sterben Menschen:
Alle Organismen sind abhängig von Schwefel-haltigen Verbindungen, zu den prominentesten Schwefel-haltigen Verbindungen gehören dabei die Aminosäuren Cystein und Methionin. Aber auch Strukturlipide und zahlreiche Metabolite und Cofaktoren enthalten Schwefel. Während der Aufbau dieser Verbindungen unproblematisch ist, entsteht bei ihrem Abbau giftiges Sulfit. Eine andere Quelle für diese toxische Substanz ist saurer Regen (Pflanzen) und Nahrung (Tiere).
Die Detoxifizierung von Sulfit kann einfach durch Oxidation zu Sulfat erreicht werden. Dabei gibt es in der Zelle ein einziges Enzym, welches diese Reaktion katalysiert: Die Molybdäncofaktor-abhängige Sulfitoxidase. Ist dieses Enzym inaktiv, hat das drastische Konsequenzen für den Menschen, da Sulfit Neuronen stark schädigt. Patienten mit Sulfitoxidase-Defizienz sterben daher in der Regel bereits im Säuglingsalter. Da eine Heilung dieser Erbkrankheit momentan nicht möglich ist, haben wir zusammen mit Günter Schwarz(früher TU-BS, jetzt Professor an der Uni Köln) eine hochwirksame Therapie entwickelt, die mittlerweile auch in Deutschland zugelassen ist. Bei rechtzeitiger Anwendung ermöglicht diese Therapie eine vollständig normale Kindesentwicklung. Grundlagen, die in pflanzlichen, pilzlichen und bakteriellen Systemen erarbeitet wurden, haben die Entwicklung dieser Therapie möglich gemacht.
Molybdäncofaktor-Biosynthese
Der Molybdäncofaktor wird durch einen evolutionär alten und hochkonservierten Stoffwechselweg hergestellt. Die beteiligten Enzyme und katalysierten Reaktionen haben wir in dem folgenden Film visualisiert.