Virtuelle (Nano) Welten: Strukturen und Experimente: Proteinkristalle: Lysozym aus Hühnereiweiss

Einführung in die Problemstellung

Lysozym wurde 1922 von Alexander Fleming entdeckt. Er machte die Beobachtung, daß Nasenschleim in der Lage ist, Bakterienkulturen aufzulösen. Lysozym ist ein Enzym, das bakterielle Zellwände durch Hydrolyse der glykosidischen beta - (1-4)-Bindungen zwischen N-Acetylmuraminsäure (NAM) und N-Acetylglucosamin (NAG) zerstört. Beide Verbindungen bilden den Polysaccharidbestandteil der Peptidoglycane der bakteriellen Zellwand. Lysozym ist in den Zellen und Sekreten von Vertebraten weit verbreitet.

Lysozym aus Hühnereiweiß ist das am gründlichsten untersuchte Lysozym und eines der mechanistisch am besten verstandenen Enzyme. Es ist ein relativ kleines Protein (14.6 kDa), dessen
einzige Polypeptidkette aus 129 Aminosäuren besteht und intramolekular durch vier Disulfidbrücken quervernetzt ist. Von seinen 129 Aminosäureren sind 6 Lysine, 11 Arginine, 1 Histidine und 8 Cysteine. Das Hühnereiweiß-Lysozym hydrolisiert sein Substrat mit einer etwa 1010- fach höheren Geschwindigkeit als die nichtkatalysierte Reaktion.

David Phillips konnte 1965 die Röntgenstruktur von Lysozym mit hoher Auflösung aufklären. Das Proteinmolekül hat eine annähernd ellipsoide Form mit den Abmessungen 3x3x4.5 nm. Sein charakteristisches Merkmal ist eine tiefe Spalte, die Substratbindungstelle, die quer über die Fläche des Moleküls läuft. Die Polypeptidkette hat eine verhältnismäßig ungeordnete Sekundärstruktur: Sie enthält mehrere helikale Segmente sowie ein dreisträngiges, antiparalleles beta -Faltblatt, das einen wesentlichen Teil in der Wand der Bindungsspalte einnimmt. Die meisten der nicht polaren Seitenketten befinden sich im Inneren des Moleküls und sind so fern vom umgebenden wäßrigen Lösungsmittel.

Isolierung von Lysozym aus Hühnereiweiß

Einführung in die Problemstellung