23.4.2004, 12:09 Uhr
Korsett für Enzyme
Mit einer Art Korsett haben amerikanische Chemiker die Lebensdauer von Enzymen erhöht. Das Korsett besteht aus einem Netz von Polymerfäden und verhindert, dass sich die Enzymmoleküle mit der Zeit entfalten und dadurch an Wirksamkeit verlieren. Derart gestützte Verdauungsenzyme behalten viele Monate ihre Aktivität, verglichen mit wenigen Stunden unter normalen Bedingungen.
Enzyme beschleunigen chemische Reaktionen und werden bereits bei zahlreichen Anwendungen genutzt. Häufig sind die Protein-Katalysatoren jedoch recht instabil und werden rasch wirkungslos. "Das Überführen freier Enzyme in diese neuartigen enzymhaltigen Nanopartikel kann die katalytische Aktivität beträchtlich stabilisieren", sagt Jay Grate vom Pacific Northwest National Laboratory in Richland, Washington.
Chymotrypsin-Nanopartikel. Courtesy: Pacific Northwest National Laboratory
Als Verankerung für das Korsett bringen Grate und sein Kollege Jungbae Kim zunächst Vinylgruppen an den Enzymen an - kurze Kohlenwasserstoffketten mit einer reaktionsfreudigen Doppelbindung. Dann geben sie eine Lösung von Silan-Monomeren hinzu und lösen deren Zusammenlagerung zu Polymersträngen aus. Dank der Ankergruppen sind diese Stränge bereits fest mit den Enzymmolekülen verbunden und umgeben sie ähnlich wie Wollfäden ein Wollknäuel. Eine zweite Polymerisation verknüpft die Fäden untereinander zu einem stabilen Netz.
Versuchsweise hüllten die Forscher einzelne Chymotrypsin-Moleküle ein, von der Bauchspeicheldrüse produzierte Verdauungsenzyme. Resultat waren rund acht Nanometer (Millionstel Millimeter) große Partikel, in denen die Enzymmoleküle über Monate eine praktisch unveränderte Aktivität zeigten. Toxischer Abfall könnte sich mit einer einzigen Gabe derartiger Enzympartikel entgiften lassen, glauben Grate und Kim. Weitere denkbare Anwendungen seien Gerinnungshemmer auf medizinischen Implantaten oder Antifouling-Beschichtungen für Schiffsrümpfe. Ihre Resultate präsentierten die Forscher kürzlich auf der Jahrestagung der American Chemical Society im kalifornischen Anaheim.
Forschung: Jungbae Kim und Jay W. Grate, Environmental Molecular Sciences Laboratory, Pacific Northwest National Laboratory, Richland, Washington
WWW:
Environmental Molecular Sciences Laboratory, PNL
Enzymes - The Biological Catalysts
Enzymkatalyse
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