Lysozym

Lysozym – Vorkommen

Das Lysozym kommt in nahezu allen Körperflüssigkeiten vor, unter anderem:

• in der Tränenflüssigkeit
• im Ohrenschmalz,
• im Schweiß,
• im Speichel,
• in den Sekreten der Atmungsorgane,
• in der Muttermilch.

In diesen Sekreten tötet das Lysozym viele Bakterien ab. Gerade in der Tränenflüssigkeit liegt dieses Enzym in besonders hoher Konzentration vor. So kann das Lysozym die Augen vor einer bakteriellen Infektion bewahren. Lysozym schützt aber nicht nur den Körper vor Krankheitserregern. Es kommt beispielsweise auch in bestimmten Viren, Pflanzen oder Eiern vor, wo es seine lysierende Wirkung auf Bakterien ebenso entfaltet.

Lysozym – Aufbau

Lysozym ist – wie die meisten anderen Enzyme auch – ein Protein. Dementsprechend ist es aus verschiedenen, miteinander verknüpften Aminosäuren aufgebaut. Im Falle von Lysozym handelt es sich um eine Polypeptidkette, die aus 129 Aminosäuren zusammengesetzt ist.

Innerhalb dieser Kette sorgen vier Disulfidbrücken für eine Quervernetzung und stabilisieren das Protein auf diese Weise. Räumlich betrachtet, also in Bezug auf seine Tertiärstruktur, zeigt das Lysozym eine globulären (= kugelförmigen) Aufbau.

Lysozym – Funktion und Mechanismus

Wie vorhin erwähnt, handelt es sich bei dem Lysozym um ein Enzym. Enzyme sind die Biokatalysatoren des Körpers. Das bedeutet, dass sie die Aktivierungsenergie für bestimmte chemische Reaktionen herabsetzen und auf diese Weise Stoffwechselreaktionen beschleunigen. Dabei werden die Enzyme selbst im Rahmen der Reaktion nicht verbraucht.

Lysozym katalysiert als Enzym die Spaltung der Bausteine des Mureins (auch Peptidoglykan genannt), welches in den Zellwänden von Bakterien vorkommt. Murein ist im Wesentlichen aus zwei verschiedenen Zuckermolekülen aufgebaut: der N-Acetylmuraminsäure (MNAc) und dem N-Acetylglucosamin (GlcNAc). Die beiden Moleküle sind abwechselnd β-1,4-glykosidisch miteinander verknüpft. Durch die Verknüpfung der beiden Struktureinheiten unter Beteiligung von Oligopeptiden (kurzen Aminosäureketten) entsteht eine Art Netz.

Zur Trennung der Bindung zwischen den Zuckermolekülen wird während der Reaktion ein Wassermolekül angelagert, weshalb es sich um eine hydrolytische Spaltung handelt. In der folgenden Abbildung ist der Reaktionsmechanismus von Lysozym dargestellt.

Zusammenfassung:

Lysozym katalysiert als Enzym die hydrolytische Spaltung von β-1,4-glycosidischen Bindungen zwischen N-Acetylmuraminsäure und N-Acetylglucosamin in Peptidoglykane bakterieller Zellwände. Die hierdurch zerstörte Zellwand des Bakteriums führt schließlich zu seinem Tod, weil es zum Einstrom von Wasser aus der Umgebung kommt und die Zelle in der Folge platzt. Somit wirkt Lysozym antibakteriell.

Lysozym – Wirkung

Lysozym lysiert effektiv die Zellwände grampositiver Bakterien wie Staphylokokken, Clostridien oder Listerien. Allerdings stößt das Lysozym oft an seine Grenzen, wenn es um gramnegative Bakterien (zum Beispiel Campylobacter oder Pseudomonaden) geht. Grund dafür sind Unterschiede im Aufbau der Zellwand beider Bakterienformen.

Grampositive Bakterien besitzen zahlreiche Peptidoglykanschichten. Ihre Zellwand setzt sich dementsprechend von innen nach außen aus einer zytoplasmatischen Membran, dem periplasmatischen Raum und einer dicken Mureinschicht zusammen.

Bei gramnegativen Bakterien hingegen fällt die Mureinschicht verhältnismäßig dünn aus. Außerdem werden gramnegative Bakterien nach außen hin von einer weiteren Membran umgeben. Ihre Zellwand besteht also von innen nach außen aus der zytoplasmatischen Membran, dem periplasmatischen Raum, in dem sich eine dünne Mureinschicht befindet und der äußeren Zellmembran. Letztere schützt das Murein gramnegativer Bakterien vor dem Angriff durch das Lysozym, wodurch gramnegative Bakterien in der Regel unempfindlich gegenüber Lysozym sind.

Lysozym – Anwendungsbereiche

Neben der Immunabwehr spielt Lysozym aber auch noch in anderen Bereichen eine Rolle:

Nachdem man erkannt hatte, dass Lysozym einen wichtigen Beitrag zur langen Haltbarkeit von Eiern leistet, machte man sich dieses Prinzip auch für andere Lebensmittel wie Käse zunutze. Im Käse hilft dieses Enzym dem Verderb durch bestimmte Bakterien vorzubeugen. Darüber hinaus soll sich der Zusatz von Lysozym positiv auf den Geschmack auswirken. Auch in der Wein- und Bierherstellung kann Lysozym zum Einsatz kommen. Es gilt als gesundheitlich unbedenklich und stellt eine gute Alternative zu anderen Konservierungsstoffen dar.

Neben der Lebensmittelindustrie bedient sich auch die Medizin des Lysozyms. Dort kommt es zum Beispiel in Lutschtabletten zur Behandlung von Halsschmerzen vor. Darüber hinaus wirkt es unterstützend auf Antibiotika, mithilfe derer man gegen bakterielle Infektionen vorgeht.