Geschrieben von Yella Hewings-Martin, Ph.D. am 7. August 2017Sie kennen dieses vertraute Gefühl: Kribbeln, stechende Augen, gefolgt von Tränen. Warum sollte die bescheidene Zwiebel, eine Hauptzutat für Ihre nächste kulinarische Kreation, Ihnen solches Unbehagen bereiten?
Für Pflanzen und Tiere gleichermaßen geht es im Leben um Überleben und Fortpflanzung. Zwiebeln sind da keine Ausnahme. Um gierige Raubtiere davon abzuhalten, die Zwiebeln zu fressen, setzen Zwiebeln flüchtige Chemikalien frei, die unsere Augen zum Leuchten bringen.
Zwiebeln sind mehrjährige Pflanzen und gehören zur Familie der Alliumgewächse. Das bedeutet, dass sie im ersten Jahr ihres Lebenszyklus eine schmackhafte Zwiebel bilden, die als Energiespeicher dient. Im darauffolgenden Jahr bildet die Pflanze eine Blüte und Samen, mit denen sie sich fortpflanzen kann.
Um die Zwiebel vor Angriffen zu schützen, ist eine ausgeklügelte Chemie nötig. Wissenschaftler haben kürzlich herausgefunden, wie das Enzym, das für diesen Prozess verantwortlich ist, funktioniert.
Tränenfaktor
Die Chemikalie, die für unser Unbehagen verantwortlich ist, heißt Propanethial-S-Oxid, das auch als Tränenfaktor (LF) bekannt ist. Der Fachbegriff für unsere Tränendrüsen lautet „Tränendrüsen“, und LF ist eine Chemikalie, die Tränen verursacht.
Nur drei andere Moleküle mit ähnlichen tränenauslösenden Eigenschaften wurden bisher gefunden, und sie werden alle von Pflanzen produziert.
Marcin Golczak, Ph.D. – ein Assistenzprofessor in der Abteilung für Pharmakologie an der Case Western Reserve University in Cleveland, OH – und Kollegen haben kürzlich die Struktur des Enzyms entdeckt, das LF in Zwiebeln produziert: Lachrymatory Factor Synthase (LF-Synthase).
Wenn wir anfangen zu hacken, werden die Zellen im Inneren der Zwiebel aufgebrochen. Als Folge davon wird ein Enzym namens Allinase freigesetzt, das die Chemikalien produziert, die anschließend in Geschmacksmoleküle aufgespalten werden. Diese geben der Zwiebel ihren charakteristischen Geschmack.
Einige der Chemikalien, die an dieser Reaktion beteiligt sind, werden von der LF-Synthase in LF umgewandelt. Wenn LF mit der Vorderseite des Auges, der Hornhaut, in Berührung kommt, signalisieren die dort befindlichen Nervenenden dem Gehirn, dass ein Reizstoff eingetroffen ist. Dies wiederum führt zu einer Rückmeldung des Gehirns an die Tränendrüsen.
Tränen und Blinzeln werden daraufhin ausgelöst, um den lästigen Reizstoff von der Hornhaut zu entfernen.
Das schwer fassbare Enzym
Die Struktur und Funktion von Enzymen zu verstehen, ist eine komplexe Wissenschaft. Obwohl die LF-Synthase bereits 2002 identifiziert wurde, konnte bisher niemand zeigen, wie sie tatsächlich funktioniert.
Prof. Golczak und seine Kollegen verwandelten Lösungen des Enzyms in mikroskopische Kristalle, die sie dann mit Röntgenstrahlen sichtbar machen konnten. So konnten sie die 3-D-Struktur des Enzyms bestimmen und die kleine Tasche identifizieren, in der die chemische Umsetzung von LF stattfindet.
Die detaillierte Kenntnis dieses chemischen Prozesses füllt eine fundamentale Wissenslücke und ermöglicht den Wissenschaftlern ein besseres Verständnis des biochemischen Potenzials von Zwiebeln.
Gesundheitliche Vorteile nutzen
Zwiebeln haben eine Fülle von gesundheitlichen Vorteilen. Studien weisen auf einen Zusammenhang zwischen den Chemikalien in Zwiebeln und der Hemmung des Krebswachstums sowie der Verbesserung von Schlaf und Stimmung hin.
Da sie auch eine sehr gute Quelle für diätetisches Vitamin C sind, das ein Baustein von Kollagen ist, können Zwiebeln durchaus eine Rolle für die Gesundheit von Haut und Haar spielen.
Um uns die unangenehmen Tränen zu ersparen, haben zwei Gruppen von Wissenschaftlern bereits an der Herstellung tränenfreier Zwiebeln gearbeitet. Eine dieser neuen Zwiebeln hemmt nachweislich die Thrombozytenaggregation, die mit Herz-Kreislauf-Erkrankungen in Verbindung gebracht wird.
Wenn Sie das nächste Mal Ihr Schneidebrett vorbereiten, um eine Mahlzeit voller gesunder Zwiebeln zu zaubern, denken Sie an die erstaunlichen biochemischen Prozesse, die sich vor Ihren tränenfeuchten Augen abspielen werden.