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Prof. Dr. Jörn Oliver Sass beschäftigt sich als Professor für Bioanalytik & Biochemie an der Hochschule Bonn-Rhein-Sieg mit seltenen genetisch bedingten Stoffwechselerkrankungen. Nun wurden neue Erkenntnisse zur Reaktionskinetik und zum Bindungsverhalten wichtiger Enzyme in einer Dissertation zusammengetragen.

In seiner Dissertation beschreibt Herrn Dr. Daniel Schulke, wie humanen Enzyme GLYAT, GLYATL1 & GLYATL2 eine wichtige Rolle bei der Bindung und Anhäufung mit anderen Co-Enzymen spielen.Dieses Bindungsverhalten spielt eine wichtige Rolle bei seltenen genetischen Erkrankungen, wie Isovalerianazidämie (IVA).

Als Enzyme bezeichnet man komplexe Moleküle (meist Proteine), die Stoffwechselvorgänge im Körper katalysieren — also beschleunigen — ohne selbst verändert zu werden.Deswegen werden sie auch als Biokatalysatoren bezeichnet. Zum Beispiel werden sie bei der Umwandlung von Nahrung benötigt, darüber hinaus aber auch in zahlreichen anderen biochemischen Prozessen.

Isovalerianazidämie ist eine seltene erbliche Stoffwechselkrankheit im Eiweiß-Stoffwechsel. Bei der Verdauung wird der Nährstoff Eiweiß in seine Bausteine, die Aminosäuren (z.B. Leucin), zerlegt. Diese werden für das Wachstum des Körpers und den Erhalt von Körperfunktionen benötigt. In einem gesunden Körper, wird ein Überbedarf an Aminosäuren mithilfe von Enzymen umgewandelt und abgebaut.

Bei der IVA ist der Abbau der Aminosäure Leucin gestört, da ein hierfür wichtiges Enzym nicht funktioniert. Daher wird diese Aminosäure nur ungenügend abgebaut. Stattdessen entstehen schädliche Nebenprodukte, die sich im Körper anhäufen und bei Nicht-Behandlung zu einer Schädigung des Gehirns und anderer Organe führen kann.

Die Enzyme GLYAT (Glyzin N-Azyltransferase), GLYATL1 (Glutamin N-Phenylazetyltransferase) und GLYATL2 (Glyzin N-Azyltransferase ähnliches Protein 2) sind bei der Entgiftung von Fremdstoffen über die menschliche Leber wichtig. Darüber hinaus sind sie auch bei der Eliminierung von Azylresten beteiligt, die bei einigen seltenen angeborenen Stoffwechseldefekten, sich in Form ihrer Coenzym A (CoA)-Ester anhäufen. Daneben unterstützen sie auch bei der Elimination von Ammonium, welches bei der Transaminierung (eine Art von Übertragung von Aminosäuren) von Aminosäuren anfällt und sich bei Harnstoffzyklusdefekten anreichert. Es wurden auch Sequenzvarianten der Enzyme untersucht, die Hinweise auf eingeschränkte Enzym-Aktivitäten liefern können, woraus sich potentiell Therapieanpassungen ableiten lassen.

Auf diesen Erkenntnissen erschließen sich auch die neusten Forschungen von Prof. Dr. Jörn Oliver Sass und Team. Sie nahmen weitere Untersuchungen zu Enzymen GLYAT und GLYATL1 vor. In der Literatur wird allgemein angenommen, dass die Glycin-N-Acyltransferase (GLYAT) durch die Bildung von N-Isovalerylglycin eine Rolle bei der Linderung der Symptome von IVA-Patienten spielt. Auf diesen Grundlagen schlug das Team um Prof. Dr. Sass vor, dass GLYAT oder GLYATL1 bei IVA-Patienten N-Isovalerylglycin bilden können.

Um diese Hypothese zu testen, führten sie eine In-silico-Analyse durch. So konnten sie festzustellen, welches Enzym mit Hilfe von AutoDock Vina eher in der Lage ist, Isovaleryl-CoA mit Glycin abzuwandeln.