Die als Very Important Paper bei der Fachzeitschrift Angewandte Chemie (2012, Online-Vorabpublikation) veröffentlichte Entdeckung betrifft das Enzym TobZ (Tobramycin 6´´- O-Carbamoyltransferase), das für die Biosynthese des Antibiotikums Tobramycin entscheidend ist. Tobramycin wird bei Augenentzündungen angewandt. Ursprünglich wollten die Forscher um Milton T. Stubbs von der Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg lediglich die dreidimensionale Struktur des Enzyms klären. Dazu wurde das Enzym kristallisiert und mit Röntgenstrahlen durchleuchtet. „TobZ besteht aus zwei Proteindomänen, die jeweils ein aktives Zentrum besitzen“, erläutert der Biotechnologe Stubbs. „Beide Zentren liegen innerhalb einer Reaktionskammer, die man sich wie einen Kochtopf vorstellen kann.“ Dabei fiel den Forschern auf, dass das Enzym den Zellkraftstoff ATP für seine katalytische Tätigkeit verwendet.
„Das kam uns in bisschen verschwenderisch vor“, so Stubbs weiter. „Als ob man viel Energie verwendet für die Produktion von Papier, nur um es dann gleich zu verbrennen, damit einen das Feuer wärmt.“ Wie die Forscher herausfanden, wird das ATP aber verwendet, um ein Zwischenprodukt von einer Reaktionskammer in die nächste zu befördern – eine Reaktion, die in jedem Organismus zu finden ist. In anderen Organismen wird dabei der Vorläufer der Transfer-RNA (tRNA) weitergeleitet. Stubbs und seine Kollegen schlussfolgern daraus, dass TobZ-ähnliche Enzyme bereits sehr früh in der Evolution entstanden sind. TobZ seien eine Art „molekulares Fossil“ an dessen Beispiel man sehen könne, dass die Energieeffizienz für bestimmte Reaktionen offenbar einmal eher unwichtig gewesen sei. „Diese Enzyme sind fundamental für die Protein-Herstellungs-Maschinerie und erlauben uns einen Blick zurück zur Entstehung des Lebens“, resümiert Stubbs.
