MolekularbiologInnen entschlüsseln Struktur und Funktion eines Fettbausteins

Apfel, Banane oder Honig? „Hefezellen bilden bei der alkoholischen Gärung Substanzen, die sehr geruchsintensiv sein können“, sagt der Molekularbiologe Dr. Christoph Heier. „Sie können außerdem – abhängig von der Art und Länge der Fettsäure – nach verschiedenen Früchten riechen und sind mitverantwortlich für das spezifische Aroma von Brauerzeugnissen wie Wein oder Bier.“

Heier und sein Kollege Philipp Aschauer, MSc, haben am Institut für Molekulare Biowissenschaften der Universität Graz Bäckerhefe genauer unter die Lupe genommen. Sie haben herausgefunden, dass die in der Hefe enthaltene Monoglyzeridlipase die bis jetzt unbekannte Fähigkeit besitzt, die Molekülklasse der Fettsäuretyhlester (FSEE) zu spalten.

Die Nachwuchswissenschafter haben in den Arbeitsgruppen von Assoz.-Prof. Dr. Monika Oberer und Assoz.-Prof. Dr. Robert Zimmermann die dreidimensionale Struktur des Enzyms Monoglyzeridlipase entschlüsselt und die Ergebnisse ihrer Arbeit in den renommierten Fachzeitschriften Biochimica et Biophysica Acta sowie im Journal of Biological Chemistry veröffentlicht. Sie forschen im universitären Schwerpunkt „Molekulare Enzymologie und Physiologie“.

Monoglyzeridlipase baut Monoglyzeride ab und besitzt wichtige biologische Funktionen in verschieden Organismen. In einer Experimentenreihe wurde mittels Röntgenkristallographie die dreidimensionale Struktur der Hefe-Monoglyzeridlipase bestimmt. „Sie setzt sich im Wesentlichen aus zwei Teilbereichen zusammen: einem größeren, kugelförmigen Kern mit einer Aushöhlung im Inneren sowie einem flexiblen Deckel“, erklärt Aschauer. Er konnte einen genauen Blick auf das aktive Zentrum in dieser Aushöhlung werfen und jene Aminosäuren identifizieren, welche durch direkte Wechselwirkung das Monoglyzerids spalten.

Erstaunlicherweise findet sich auch in Säugetieren eine Monoglyzeridlipase mit ähnlichen Eigenschaften. Ein direkter Vergleich der Hefe- und Säuger-Monoglyzeridlipase im Labor an der Uni Graz hat nun gezeigt, dass auch Letztere am Abbau von FSEE beteiligt ist. Das ist von Bedeutung, da ein geringer Teil des konsumierten Alkohols in den Zellen zu FSEE umgebaut wird, welcher dann wiederum toxisch ist. „FSEE bilden sich in unserem Körper automatisch bei Alkoholkonsum und scheinen durch Monoglyzeridlipase wieder aus den Zellen entfernt zu werden“, so Heier.

Publikationen:
Monoacylglycerol lipases act as evolutionarily conserved regulators of non-oxidative ethanol metabolism.
Heier C, Taschler U, Radulovic M, Aschauer P, Eichmann TO, Grond S, Wolinski H, Oberer M, Zechner R, Kohlwein SD, Zimmermann R.
J Biol Chem. 2016 Mar 31. DOI: 10.1074/jbc.M115.705541

Crystal structure of the Saccharomyces cerevisiae monoglyceride lipase Yju3p.
Aschauer P, Rengachari S, Lichtenegger J, Schittmayer M, Das KM, Mayer N, Breinbauer R, Birner-Gruenberger R, Gruber CC, Zimmermann R, Gruber K, Oberer M.
Biochim Biophys Acta. 2016 May;1861(5):462-70. DOI: 10.1016/j.bbalip.2016.02.005.