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PUBLIC RELEASE DATE: 17-Jan-2007

Blei mit giftigem Elektronenschild

Ein freies Elektronenpaar als mögliche Ursache für die toxische Wirkung von Blei

Wie die toxischen Wirkungen von Blei auf der molekularen Ebene zustande kommen, ist bisher recht wenig erforscht. Franzsische Wissenschaftler haben anhand von quantenchemischen Betrachtungen an sehr einfachen Enzymmodelle neue Erkenntnisse gewonnen. Wie sie berichten, scheint der "Elektronenschild" am Blei der Hauptschuldige zu sein.

Blei schdigt vor allem Nervensystem, Nieren, Leber, Hirn und das blutbildende System besonders schwerwiegend sind die Schden bei Kindern, da diese irreversibel sein knnen. Fr eine Entgiftung stehen Komplexbildner zur Verfgung, die Metallkationen in die Zange nehmen und ausschwemmen. Diese Mittel sind jedoch nicht bleispezifisch, sondern entziehen dem Krper zustzlich andere wichtige Metallkationen.

Christophe Gourlaouen und Olivier Parisel (Laboratoire de Chimie Thorique, Universit Paris VI) sahen sich zwei Proteine genauer an, an die Blei bindet. Calmodulin, ein calciumbindendes Protein, spielt eine wichtige Rolle beim Transport von Calciumkationen im menschlichen Krper. Ein Calciumion bindet an sieben Liganden in den aktiven Zentren des Enzyms. Wird eines der mglichen vier Calciumionen in Calmodulin durch Blei ersetzt, bleibt dieses zwar auch annhernd siebenfach koordiniert, aber dieses aktive Zentrum wird verzerrt und arbeitet nicht mehr richtig. Die drei brigen Zentren werden in ihrer Wirksamkeit beeintrchtigt.

Die delta-Aminolvulinsure-Dehydratase ist fr die Biosynthese des roten Blutfarbstoffs essenziell. Ihre Hemmung strt die Blutbildung bis hin zur Blutarmut. Im aktiven Zentrum bindet ein Zinkion an vier Liganden, drei davon enthalten Schwefelatome. Wenn Blei Zink ersetzt, bindet dieses nur noch an die drei Schwefelatome. Grund ist ein freies Elektronenpaar des Bleikations, das sich wie ein elektronischer Schild auf die eine Seite des Bleis legt und den vierten Liganden abstt. Diese massive geometrische Verzerrung am aktiven Zentrum knnte erklren, warum Blei das Enzym inhibiert.

Das unterschiedliche Verhalten von Blei in diesen Enzymen belegt, dass Blei Komplexe eingehen kann, bei denen die Metall-Ligand-Bindungen entweder in alle Raumrichtungen weisen knnen oder aber nur in eine Hemisphre, whrend die andere Hemisphre durch das freie Elektronenpaar ausgefllt wird. Diese Beobachtung knnte beim Design zuknftiger bleiselektiver Entgiftungsmittel helfen.

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