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WeihrauchHarz programmiert EntzündungsEnzym um

10. September 2021

Structural and mechanistic insights into 5-lipoxygenase inhibition by natural products

Ein Forschungsteam der Universität Jena und der Louisiana State University (USA) hat den molekularen Mechanismus der entzündungshemmenden Wirkung der Boswelliasäuren, die Wirkstoffe des Weihrauchharzes, aufgeklärt. Eine Schlüsselrolle spielt dabei das Enzym 5-Lipoxygenase: Das normalerweise entzündungsfördernde Enzym wird durch den Naturstoff zu einem entzündungshemmenden Protein umprogrammiert.

Werz und sein Team gehen bereits seit einigen Jahren der entzündungshemmenden Wirkung von Weihrauchharz und seiner Inhaltsstoffe nach. Jetzt ist es den Forschern der Universität Jena gemeinsam mit US-amerikanischen Kollegen gelungen, die molekulare Wirkungsweise der Boswelliasäure aufzuklären, einer Substanz, die für die entzündungshemmende Wirkung des Weihrauchs verantwortlich ist.

Das Forschungsteam konnte in der vorgelegten Arbeit zum ersten Mal die Molekülstruktur dieses zentralen Entzündungsenzyms mit gebundenen Hemmstoffen aufklären und abbilden. Diese durch Röntgenstrukturanalyse in atomarer Auflösung ermittelte Struktur erlaubt detaillierte Untersuchungen des Enzyms und seiner Wechselwirkungen mit verschiedenen Wirkstoffen.

Neben einem bereits auf dem Markt befindlichen Entzündungshemmer Zileuton – ein synthetisches Präparat, das bei Asthma eingesetzt wird – haben die Forscher verschiedene Naturstoffe mit dem Enzym in Verbindung gebracht und die Molekülstrukturen der entstandenen Komplexe analysiert. Das Ergebnis hat die Forscher zunächst überrascht: Während andere Naturstoffe, ähnlich wie Zileuton, direkt im sogenannten aktiven Zentrum des Enzyms andocken und so in seiner Funktion hemmen, bindet die Boswelliasäure an einer anderen – weit vom aktiven Zentrum entfernten – Stelle des Enzymmoleküls. Dadurch kommt es auch zur Hemmung des Enzyms, aber der Einfluss der Boswelliasäuren geht weit darüber hinaus. Statt die Synthese entzündungsfördernder Leukotriene zu katalysieren, produziert die 5-Lipoxygenase unter dem Einfluss von Boswelliasäure sogar entzündungsauflösende Substanzen. Das heißt, vereinfacht gesagt, der Weihrauchinhaltsstoff programmiert das Entzündungsenzym zu einem entzündungsauflösenden Enzym um.

Referenz: Gilbert NC, et al.: Structural and mechanistic insights into 5-lipoxygenase inhibition by natural products. Nat Chem Biol. 2020 Jul;16(7):783-790.

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