Wie ein Forschungsteam berichtete, ist das Herzstück der auch für den Feldeinsatz geeigneten Technik eine neue enzymatische Synthesemethode für Analoga des Glühwürmchen-Leuchtstoff Luciferin. Die breite Verwendung toxischer Organophosphat-Pestizide (OPs) ist ein ernsthaftes weltweites Problem für die Umwelt und unsere Gesundheit. Besonders in Entwicklungsländern kommt es immer wieder zu tödlichen Vergiftungsfällen in der Landwirtschaft. Die giftigen Pestizid-Rückstände bleiben verhältnismäßig lange in Nahrungsketten und in Frischwasserreservoirs und können z. B. Krebs, Alzheimer und Diabetes auslösen. Strikt reguliert sind sie nur in der EU und den USA.
Üblicherweise werden die Pestizide mittels Chromatographie/Massenspektrometrie nachgewiesen. Diese Methode ist aufwendig, teuer und ist nicht für einen Einsatz in armen Ländern oder abgelegenen Regionen geeignet. Ein Team aus Japan und Thailand hat jetzt einen kostengünstigen und einfachen Test entwickelt, der OPs direkt in Lebensmittel und biologischen Proben nachweist. Ausgangspunkt war einen neue enzymatische Kaskaden-Reaktion bei der Herstellung von Luciferin-Analoga aus phenolischen Verbindungen (HELP-Reaktion). Luciferin ist das Substrat des Enzyms Luciferase, welches auch Glühwürmchen zum Leuchten bringt. Durch Luciferase katalysierte Biolumineszenz ist eine wichtige Methode der biochemischen Forschung und Analytik von Giftstoffen. Mit HELP lassen sich Luciferin-Analoga wesentlich einfacher herstellen. Luciferin-Analoga erzeugen ein Leuchten in anderen Wellenlängen und ermöglichen eine parallele Detektion unterschiedlicher Zielmoleküle. Das Team schaffte es, zwei bisher unbekannte Luciferin-Analoga herzustellen. Eines erzeugt ein helleres, langwelligeres Licht und kann Zellen und Gewebe effizienter durchdringen. Das hilft bei der Echtzeit-Bildgebung und reduziert Tierversuche.
Der neue Nachweis basiert auf drei Reaktionsschritten: Zuerst baut ein Enzym aus Bodenbakterien die OPs ab, die dann im zweiten Schritt durch die HELP-Reaktion in Luciferin-Analoga umgesetzt werden. Im dritten Schritt werden diese für die Erzeugung eines Biolumineszenz-Signale durch Glühwürmchen-Luciferase genutzt. Die unterschiedlichen OPs lassen sich anhand ihrer Wellenlängen unterscheiden. Die Forscher konnten so fünf toxische OPs in Urin, Blut und Früchten nachweisen.
Quelle: idw
