Hier geht es um das Neugeborenen-Screening, bei dem auf die häufigsten angeborenen Stoffwechselerkrankungen untersucht wird. Eine davon ist das androgenitale Snydrom (AGS), welches auf dem genetischen Defekt des Enzyms Hydroxylase 1 beruht.
1.1
Enzyme liegen nach der Katalyse einer Reaktion unverändert vor, werden also nicht vebraucht und wirken deshalb auch bei sehr geringen Konzentrationen. Enzyme sich substratspezifisch, das bedeutet, dass sie immer nur die Reaktion des gleichen Substrats katalysieren können.
1.2
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1.3
Möglicherweise besitzt Hydroxylase zwei aktive Zentren, kann also mit dem zweiten auch diese weitere Reaktion katalysieren.
2
Wenn Hydrocylase1 nicht funktioniert, entsteht kein Desoxycorticosteron, welches benötigt wird für die Synthese von Aldosteron über Corticosteron. Aldosteron senkt die Ausscheidung von NaCl über den Urin. Da dieses bei AGS also nicht vorhanden ist oder nur in sehr geringen Mengen, wird die Ausscheidung von NaCl über den Urin nicht gesenkt, sodass dieses vermehrt ausgeschieden wird.
Wenn Hydrocylase1 nicht funktioniert, wird Progesteron als Substrat nicht umgesetzt und kommt in ungewöhnlich großen Mengen vor. Da Hydroxylase1 jedoch auch benötigt wird, um das aus Progesteron entstehende OH-Progesteron über Desoxycortisol zu Cortisol umzusetzen, ist kein oder kaul Cortisol vorhanden, welches den Körper vor Stress schützt. Dies führt zu einer herabgesetzten Stressresistenz.
Das reichlich vorhandene Progesteron wird über OH-Progesteron und Androstendion zu Testosteron umgesetzt, welches ein männliches Geschlechtshormon ist und in dieser großen Menge zu leicht vermännlichten äußeren Geschlechtsorganen führt.
3
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Mutation 2 ist eine Missense-Mutation und hat schwerwiegendere Folgen, da die Kette frühzeitig abbricht. Die Polypeptidkette wird also insgesamt kürzer als bei Mutation1, bei der nur eine Aminosäure ausgetauscht wird. Die Tertiärstruktur des Hydroxylase-1-Moleküls ist also bei Mutation2 beeinträchtigter, sodass es wahrscheinlicher ist, dass hier das Hyroxylase-1-Molekül seiner Funktion nicht mehr nachkommen kann.
4.1
a) Auf dem Boden eines Gefäßes sind Antikörper fixiert, die nach dem Schlüssel-Schloss-Prinzip an OHP binden können. Zunächst wird das Blutserum hinzugegeben, welches die OHP-Moleküle enthält sowie die synthetisch hergestellten OHP/HRP-Moleküle werden hinzugegeben.
b) Die OHP- sowie OHP/HRP-Moleküle binden an die fixierten Antikörper, bis alle Bindungsstellen besetzt sind.
c) Die ungebundenen Moleküle werden ausgewaschen.
d) Nun wird ein Substrat hinzugegeben, welches von dem Enzym HRP, welches an OHP gebunden ist, welches am Antikörper gebunden ist, umgesetzt wird, sodass ein Farbstoff sichtbar wird (e).
Ein erhöhter OHP-Wert ist ein Indikator für die Erkrankung AGS, da dies die Folge des Enzymdefekts Hydroxylase1 ist, wodurch der Cholesterin-Stoffwechsel nicht wie normalerweise ablaufen kann: Progesteron kann nur noch zu OHP umgesetzt werden, was zu einem OHP-Stau führt,, wobei danach ebenfalls statt zwei Stoffwechselwege nur noch einer offen steht: Dadurch ist die Lyase, die den funktionierenden Stoffwechselweg katalysiert, schnell ausgelastet, was zu einem noch größeren OHP-Stau führt. Der OHP-Wert ist also bei nicht funktionierender Hydroxylase1, wie es bei AGS der Fall ist, erhöht und kann als Indikator verwendet werden.
4.2
Es müssen bei jedem Versuch vergleichsbare Bedingungen herrschen: Gleicher PH-Wert und gleiche Temperatur. Des Weiteren muss jedes Mal die gleiche Menge an Blutserum und synthethischen OHP/HRP-Mokelülen hinzugegeben werden. Nach einer definierten konstanten Zeitspanne, nach der noch lange nicht alle Farbstoffvorstufen umgesetzt sind, muss bei jedem Versuch nach der gleichen Zeitspanne die Farbintensität gemessen und unter den Versuchen verglichen werden.
Je höher die Farbintensitivität, desto mehr HRP-Enzyme befinden sich im Gefäß, die pro Zeiteinheit den Farbstoffumsatz katalysieren. Je mehr HRP-Enzyme im Gefäß sind, desto weniger OHP-Moleküle aus dem Blutserum haben an die fixierten Antikörper gebunden, da OHP-Moleküle sowie OHP/HRP-Moleküle beide an die fixierten Antikörper binden und somit in Konkurrenz stehen und die nicht daran gebunden anschließend abgewaschen werden. Deren Verhältnis zueinander bestimmt also, ob mehr oder weniger OHP-Moleküle daran binden. Je niedriger die OHP-Konzentration im Blutserum, desto weniger OHP haben an die Antikörper gebundne, sodass mehr OHP/HRP-Moleküle daran binden konnten.
Bei einem Säugling mit AGS wird also eine geringe Farbintensität, bei Säugling ohne AGS eine hohe Farbintensität erwartet.
