L-Aminoacid oxidase, biochemical mechanisms and apoptose induction

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Die L-Aminosäure Oxidase (LAAO) ist ein klassisches Flavoenzym, das vor sechzig Jahren in Schlangengift entdeckt wurde. Es ist ein Glycoprotein und besitzt interessante biologische Eigenschaften wie z.B. eine bakterizide, cytotoxische und eine apoptogene Wirkung. Die zugrundeliegenden molekularen Mechanismen sind unklar. Wir haben kürzlich die Aminosäuresequenz und die dreidimensionale Struktur der LAAO (aus Calloselasma rhodostoma) sowie die Struktur der N-Glycane aufgeklärt. Diese tragen endständig Sialinsäuren, die bei Zellerkennungsmechanismen eine bedeutende Rolle spielen. Kürzlich ist die Hypothese geäussert worden, dass die Induktion der Apoptose, zusätzlich zur Bildung von H2O2, das bekannterweise Zellen schädigen kann, auf einer spezifischen Wechselwirkung der LAAO mit der Zelloberfläche beruht. Diese Hypothese ist umstritten und soll überprüft werden. Die 3D-Struktur der LAAO ist gekennzeichnet durch die Anwesenheit eines langen Kanals, der zum Aktivzentrum führt und an der Öffnung ein Glykan trägt. Diese Anordnung könnte zu einem spezifischen "Andocken" an die Zelloberfläche und damit zu einer lokal hohen H2O2-Konzentration und zur Zellschädigung führen. Auffallend ist zudem die Abwesenheit von funktionellen Gruppen im Aktivzentrum, die eine chemische Funktion bei der Substratdehydrogenierung übernehmen könnten. Damit stellt sich die prinzipielle Frage nach dem Katalysemechanismus. Das Projekt verfolgt daher sowohl enzymologisch-mechanistische Aspekte als auch physiologisch-toxikologisch relevante Fragestellungen, die sich aus den erwähnten biologischen Eigenschaften des Enzyms ableiten.