Az vaskén-szulfid vegyületek szerepének nyomában

Professor Dr. Antonio Pierik (balról jobbra), Professor Dr. Volker Schünemann, doktori hallgató Christina Müller és Professor Dr. Michael Schroda közösen dolgoznak a kiemelt programban. (Fotó: Koziel/TUK)

Vörös vérképző sejtek az oxigént az oxigénatomek segítségével szállítják. A fém más helyeken is szerepet játszik sejtjeinkben, például különböző vas-szénhidrogén-vegyületek formájában. Ezek többek között enzimekben és az elektronok szállításában fontosak a sejtekben. A Kaiserslauterni Műszaki Egyetemen (TUK) három kutatócsoport vizsgálja ezek szintézisét és szerepét az anyagcsere folyamatában. A kutatások a Német Kutatási Közösség (DFG) 1927-es témaprogramjában ("Vas-szénhidrogén az életért" - "Iron-Sulfur for Life") zajlanak. Érdekesek lehetnek ezek az eredmények például a biotechnológiában, új energia-előállítási módszerek kifejlesztésére vagy hatóanyagok gyártására.

Akár a légzésnél, a fotoszintézisnél vagy más anyagcsere útvonalaknál – a vas-szénhidrogén központok központi szerepet töltenek be sok életfontosságú folyamatban. „Ezek a központok gyakran egy nagy fehérjekomplexus részei,” mondja Prof. Dr. Antonio Pierik, aki a TUK Biokémia tanszékén kutat. Már korán megjelentek az evolúció során, és baktériumokban, gombákban, növényekben és állatokban is megtalálhatók. Enzimek esetében például fontosak a katalitikus folyamatok, mint a cukormolekulák hasítása. Az energia termelésében is nélkülözhetetlenek, mivel az elektronok szállítását végzik, és így az energia molekulák formájában tárolható.

A SPP 1927 keretében a Kaiserslauterni kutatócsoportok vizsgálják ezeknek a központoknak a szerkezetét és hogyan kapcsolódnak a fehérjékhez. „Számos különböző vas-szénhidrogén vegyület létezik,” mondja Pierik. „Célunk többek között megérteni, hogyan szintetizálódnak a sejtekben.”

Különleges technikákat alkalmaznak kutatásuk során: kihasználják a vas mágneses tulajdonságait. A Pierik által vezetett csapat az úgynevezett elektronspin-resonancia spektroszkópiát használja. Ennek során mikrohullámú sugárzást irányítanak a vizsgált mintára, amely egy mágneses térben helyezkedik el, így az vas elektronjai gerjesztést kapnak. Hasonlóan az ujjlenyomatokhoz, a kutatók jellemző spektrumokat kapnak az egyes vas-szénhidrogén központokra a mérés során.

Schünemann professzor és munkacsoportja a Biophysika és Orvosi Fizika tanszékről a Mössbauer-spektroszkópiát alkalmazza. „Ez egy olyan elemzési módszer, amely a magas energiájú röntgenfény atommag által történő abszorpcióját használja ki,” magyarázza Schünemann. Mindkét technikával a két csapat pontos képet kap a fémközpontok összetételéről.

Ezeket az eredményeket egészítik ki Schroda professzor és munkacsoportja a Molekuláris Biotechnológia és Rendszerbiológia tanszékről. Itt a tömegspektrometria kerül alkalmazásra. Ezzel a módszerrel a fehérjemolekulákat azok tömege alapján azonosítják és kvantifikálják. Alapvetően megmérik őket. „Hasonlóan az ujjlenyomatokhoz, minden molekula jellemző értékkel rendelkezik,” mondja Schroda professzor.

Összességében a három kutatócsoport pontos képet kap a vas-szénhidrogén vegyületekről és a fehérje-komplexumokról, amelyekbe beépülnek. Nemcsak az alapkutatás, hanem a biotechnológia szempontjából is érdekesek ezek az eredmények, például orvosi hatóanyagok szintézise vagy új energia-előállítási módszerek fejlesztése érdekében.

A SPP-t Prof. Dr. Silke Leimkühler irányítja és koordinálja a Potsdami Egyetemen. Célja, hogy megértse a fémek pontos szerepét és hogyan befolyásolják a fehérjék aktivitását. A program most a második finanszírozási periódusban van. Az első szakaszban Pierik és Schünemann professzorok vettek részt. Mindkettőjük 478.000 eurót kapott a DFG-től ezekhez a munkákhoz. Most Schroda professzor is részt vesz a projektben. A három munkacsoport összesen körülbelül 781.000 eurót kap, így a Kaiserslauterni Egyetemen az SPP keretében végzett kutatások összesen körülbelül 1,26 millió euró támogatást kaptak vagy kapnak.

Kérdések megválaszolása:

Prof. Dr. Antonio Pierik
Biokémia Tanszék
Tel.: 0631 205-3421
E-mail: pierik(at)chemie.uni-kl.de

Prof. Dr. Volker Schünemann
Biophysika és Orvosi Fizika Tanszék
Tel.: 0631 205-4920
E-mail: schuene(at)physik.uni-kl.de

Prof. Dr. Michael Schroda
Molekuláris Biotechnológia és Rendszerbiológia Tanszék
Tel.: 0631 205-2697
E-mail: schroda(at)bio.uni-kl.de