Produzieren Cyanobakterien das Neurotoxin β-N-Methylamino-L-Alanin?

β-N-Methylamino-L-Alanin (BMAA), eine nicht-proteinische Aminosäure, die erstmals 1967 in Cycas entdeckt wurde, hat aufgrund ihres möglichen Zusammenhangs mit neurodegenerativen Erkrankungen wie amyotropher Lateralsklerose, Parkinson und Alzheimer Aufmerksamkeit erregt.

Es wird angenommen, dass Cyanobakterien für die BMAA-Produktion verantwortlich sind, und eine Hypothese besagt, dass sie sich über die Nahrungskette im Gehirngewebe von Flughunden und Menschen ansammeln und möglicherweise zu einer höheren Rate neurodegenerativer Erkrankungen bei der indigenen Bevölkerung Guams beitragen.

Aufgrund widersprüchlicher Daten und anhaltender Streitigkeiten über den BMAA-Nachweis in biologischen Proben, einschließlich Cyanobakterien, gibt es jedoch Kontroversen sowohl um die BMAA-Produktion als auch um ihre Rolle bei neurodegenerativen Erkrankungen. Das Fehlen einer standardisierten Nachweismethode verschärft das Problem, da selbst bei identischen Methoden in verschiedenen Labors inkonsistente Ergebnisse erzielt werden.

„Gläubige können BMAA in allen Proben nachweisen, während Ungläubige keines fanden und skeptisch bleiben“, sagt Cheng-Cai Zhang, Mitautor einer neuen Studie, die in veröffentlicht wurde Wasserbiologie und Sicherheit.

Interessanterweise hatten die Autoren zuvor die Toxizität von BMAA für verschiedene Cyanobakterienarten nachgewiesen, ein Befund, der im Widerspruch zur Fähigkeit dieser Organismen zur Produktion dieser Verbindung zu stehen schien. In ihrer aktuellen Studie haben die Forscher einen Aminosäuretransportmutanten geschaffen, der BMAA nicht absorbieren kann.

„Anhand dieser Mutante als Kontrolle konnten wir beobachten, dass die Nachweismethode BMAA effektiv identifizierte, wenn die Zellen die Verbindung aufnahmen. In Abwesenheit von extern zugesetztem BMAA war jedoch kein Signal für BMAA nachweisbar“, teilte Zhang mit.

Dieser Ansatz diente zur Validierung ihrer Nachweismethode und zeigte, dass ihre Empfindlichkeit mit der in der vorhandenen Literatur berichteten vergleichbar ist. Das Team stieß jedoch auf ein Signal, das BMAA sehr ähnelte, tatsächlich aber als DAB, ein häufig vorkommendes BMAA-Isomer, identifiziert wurde.

„Als wir diese hochempfindliche Methode auf eine breite Sammlung von im Labor gezüchteten Stämmen und natürlichen Cyanobakterien-Blütenproben anwendeten, ergab keiner von ihnen nachweisbare Mengen an BMAA“, sagte Zhang.

Diese neuen Erkenntnisse lassen in Verbindung mit der bekannten Toxizität von BMAA erhebliche Zweifel an seinem cyanobakteriellen Ursprung aufkommen. Sie unterstreichen auch die Bedeutung der Einbeziehung von Einzelionenchromatogrammen zur Unterscheidung von BMAA von DAB oder anderen Isomeren in der zukünftigen BMAA-Forschung.