Eine Bakterienart, die sich unter anderem von Koffein ernährt, entdeckten Forscher der University of Iowa in Coralville. Pseudomonas putida CBB5 zerlegt mit Hilfe von drei bislang unbekannten Enzymen Koffeinmoleküle.
Ein Bakterium benötigt Kohlenstoff, Stickstoff, Wasserstoff und Sauerstoff um zu leben und zu wachsen. P. putida verschafft sich diese Stoffe indem es Koffein abbaut [1]. Ryan Summers und seine Kollegen identifizierten jetzt drei Schlüsselenzyme, sogenannte N-Demethylasen, die am Koffeinmolekül arbeiten: NdmA, NdmB und NdmC [2]. Jedes dieser Enzyme entfernt eine der insgesamt drei Methylgruppen, die am Doppelring-Grundgerüst des Koffeins verankert sind.
Struktur des Koffeins | Ein Koffeinmolekül besteht aus einem zentralen Doppelring, an dem sich außen mehrere Substituenten befinden: Neben doppelt gebundenen Sauerstoffatomen besitzt Koffein drei Methylgruppen (-CH3). Letztere werden durch Enzyme des Bakteriums Pseudomonas putida gezielt vom Koffeingrundgerüst abgespalten.
Die chemisch anspruchsvolle N-Demethylierung spielt auch in der Medikamentsynthese eine wichtige Rolle. Asthma therapiert man beispielsweise mit dem Präparat Theophyllin, welches bis auf einen fehlenden Methylrest mit Koffein identisch ist. Die Pharmaindustrie stellt diesen und weitere koffeinverwandte Wirkstoffe über ein aufwändiges, künstliches Verfahren her. Nach Ansicht der Wissenschaftler könnten die bakteriellen Enzyme hier Abhilfe schaffen: im Gegensatz zu den bereits bekannten membrangebundenen, koffeindegradierenden Proteinen höherer Organismen sind die Enzyme von P. putida wasserlöslich und können Verbindungen gezielter modifizieren. (us)
Quellen
Links im Netz
Lexika
[1] R. Summers, Bacteria Use Caffeine as Food Source, 111th General Meeting of the American Society for Microbiology, New Orleans, (20.-24.5.2011)
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