Vitamin B12: Wie ein Abwehrstoff mit der Bezeichnung Itaconat die Bakterien bei Tuberkulose austrickst.
In einer Studie, die in der Fachzeitschrift Science veröffentlicht wurde, hat ein Team unter der Leitung von Forschenden der Michigan Medicine in Zusammenarbeit mit Kollegen aus Harvard einen spezifischen Mechanismus entdeckt, durch den eine „Waffe“ des Immunsystems, das so genannte Itaconat, gegen Mtb (Mycobacterium tuberculosis) gerichtet ist.
Zuvor hatten Forscher entdeckt, dass Itakonat vom Immunsystem bei einem Angriff in großen Mengen produziert wird. Wie Itaconat krankheitserregende Bakterien unschädlich macht, war bisher ein Rätsel.
Mycobacterium tuberculosis (Mtb) versteckt sich in menschlichen Immunzellen und nutzt Cholesterin als Energiequelle, um zu wachsen und sich zu vermehren.
- Dabei produziert das Bakterium ein giftiges Zwischenprodukt namens Propionat, das es wieder loswerden muss.
Eine Strategie zur Beseitigung von Propionat ist die Verwendung von Vitamin B12, das vom menschlichen Wirt stammt.
Laut Dr. Ruma Banerjee, Professorin für Biologische Chemie und Autorin der Studie, ist Vitamin B12 ein sehr interessantes Vitamin, da es von den menschlichen Zellen nur in sehr geringen Konzentrationen benötigt wird, vielleicht sogar in der geringsten aller Vitamine.
- Eine biologisch aktive Form des Vitamins, das Coenzym B12, wurde vor mehr als 60 Jahren entdeckt und ist am Zellstoffwechsel beteiligt.
Coenzym B12 ermöglicht in Bakterien und menschlichen Zellen sehr komplexe chemische Reaktionen, indem es Radikale oder ungepaarte Elektronen freisetzt, die ansonsten sehr komplizierte chemische Reaktionen ermöglichen.
- Typischerweise sind Radikale sehr instabil und daher kurzlebig.
Im Körper verursachen freie Radikale Zell- und DNA-Schäden, weil sie sehr reaktionsfreudig sind, erklärt Banerjee. Das von Coenzym B12 erzeugte Radikalpaar (Biradikal genannt) ist so reaktiv, dass sich die Frage stellt, wie das Enzym es einfangen und nutzen kann, so die Forscherin.
Das Forscherteam konnte zeigen, dass eine aktivierte Form von Itaconat, Itaconyl-CoA genannt, den Vitamin-B12-abhängigen Weg im Tuberkulosebakterium blockiert und es daran hindert, Propionat für sein Wachstum zu verwenden.
Dies geschieht, indem es als Köder fungiert und „das B12-abhängige Enzym dazu bringt, Itaconyl-CoA als Substrat zu verwenden, wodurch sich eines der Radikale selbst zerstört“, erklärt Banerjee.
Außerdem entstand bei der Reaktion Itaconyl-CoA/Coenzym B12 ein stabiles Biradikalprodukt, das über eine Stunde überdauerte, anstatt schnell zu verschwinden. Auf diese Weise konnten die Wissenschaftler Kristalle des Enzyms mit dem Biradikal züchten und seine 3D-Struktur erhalten.
- Diese Beobachtung könnte auch erklären, warum 3 bis 5 Prozent der menschlichen Bevölkerung ein mutiertes Gen tragen.
Bei Menschen mit einer Mutation im CLYBL-Gen treten keine offensichtlichen Nebenwirkungen auf, außer dass ihr Vitamin-B12-Spiegel etwas niedriger ist, so Banerjee, die vermutet, dass dies einen Vorteil gegen Infektionen bieten könnte.
Vitamin-B12: Der menschliche Organismus benötigt Vitamin B12 für den Energiestoffwechsel, die Bildung von Blutzellen und für die Bildung der Nervenhüllen. Es ist eines der wenigen Vitamine, die der Mensch nicht selbst synthetisieren kann. In größeren Mengen ist Vitamin B 12 in tierischen Lebensmitteln wie Fleisch, Fisch, Eiern und Milchprodukten enthalten.
Tuberkulose: Weltweit sind fast 1,8 Milliarden Menschen mit Mycobacterium tuberculosis (Mtb) infiziert, dem weit verbreiteten und manchmal tödlichen Bakterium, das jedes Jahr Millionen von Tuberkulosefällen verursacht.
Bakterien, die sich über Jahrtausende mit dem Menschen entwickelt haben, haben Wege gefunden, Nährstoffe aus ihrem menschlichen Wirt zu ihrem eigenen Vorteil zu nutzen. Der Mensch hat ebenso komplexe Möglichkeiten, sich zu wehren.
Quellen
- Michigan Medicine: University of Michigan
- Ruetz M, Campanello GC, Purchal M, Shen H, McDevitt L, Gouda H, Wakabayashi S, Zhu J, Rubin EJ, Warncke K, Mootha VK, Koutmos M, Banerjee R. Itaconyl-CoA forms a stable biradical in methylmalonyl-CoA mutase and derails its activity and repair. Science. 2019 Nov 1;366(6465):589-593. doi: 10.1126/science.aay0934. PMID: 31672889; PMCID: PMC7070230.
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