Schieferklar · Redaktion
Ein erwachsener Mensch zerlegt und erneuert pro Tag eine Eiweißmenge, die größer ist als alles, was auf seinem Teller landet. Schätzungen sprechen von zwei- bis dreihundert Gramm Protein, die in dieser Zeit den Weg von der Aminosäure zur fertigen Kette und wieder zurück nehmen. Der größte Teil der Bausteine wird dabei wiederverwendet; nur der Verlust wird über die Nahrung ersetzt.
Zuständig für den Zusammenbau sind Ribosomen — Partikel aus RNA und Protein, von denen eine einzelne Leberzelle mehrere Millionen besitzt. Sie lesen den Bauplan ab, den die mRNA aus dem Zellkern mitbringt, und hängen Aminosäure an Aminosäure. Jeder dieser Schritte kostet Energie, und jede dieser Energiewährungen liegt im Zellinneren als Komplex mit einem zweifach positiv geladenen Metall vor.
Dieses Metall ist Magnesium. Schieferklar hat zusammengetragen, was die Fachliteratur dazu beschreibt und welche vier Sätze die EU-Kommission zu diesem Mineral freigegeben hat. Mehr als diese vier Sätze steht hier nicht — und weniger auch nicht.
Bei der Translation steckt Magnesium an mehreren Stellen zugleich: im Ladungsausgleich am ATP, in der Verbindung zwischen den beiden Ribosomen-Untereinheiten und an den Elongationsfaktoren. Magnesium trägt zu einer normalen Proteinsynthese bei — Gemäß Verordnung (EU) Nr. 432/2012.
Zum ErgebnisFreigegebene Angaben
Die Unionsliste führt zu diesem Mineral mehrere gesundheitsbezogene Angaben. Jede geht auf eine eigene Prüfung der EFSA zurück, keine leitet sich aus einer anderen ab.
Ein Ribosom besteht aus zwei Teilen, die getrennt im Zytoplasma vorliegen und sich erst am Startpunkt der mRNA zusammenfinden. Was sie in dieser Stellung hält, sind zu einem großen Teil zweifach positiv geladene Magnesium-Ionen: Sie neutralisieren die dicht gepackten negativen Ladungen des Zucker-Phosphat-Rückgrats der ribosomalen RNA, die sich sonst gegenseitig abstoßen würden.
Sinkt die Ionenkonzentration im Reagenzglas ab, zerfallen die Untereinheiten wieder. Genau dieses Verhalten hat man in der Strukturbiologie lange genutzt, um Ribosomen kontrolliert zu zerlegen und neu zusammenzusetzen.
Gemäß Verordnung (EU) Nr. 432/2012
Beim Verkürzen der Muskelfaser spaltet der Myosinkopf ATP — und zwar in der Form, in der es im Zellinneren vorliegt: als Komplex mit Magnesium. Beim Lösen der Verbindung pumpt eine weitere Magnesium-abhängige ATPase das Calcium in den Speicher zurück.
Gemäß Verordnung (EU) Nr. 432/2012
Nach Kalium ist Magnesium das mengenmäßig zweitwichtigste positiv geladene Teilchen innerhalb der Zelle. Ein Großteil davon ist an ATP, Nukleinsäuren und Membranen gebunden; nur ein kleiner Anteil liegt frei vor und bestimmt mit, wie sich Ladungen zwischen Zellinnerem und Zellumgebung verteilen.
Gemäß Verordnung (EU) Nr. 432/2012
Vom gesamten Körperbestand entfällt der größte Anteil auf die Knochen. Anders als Calcium sitzt Magnesium dort aber nur zum kleineren Teil fest im Kristallgitter; ein nennenswerter Rest lagert an der Oberfläche der Mineralkristalle und beeinflusst, wie groß diese Kristalle wachsen und wie sie sich in die Kollagenmatrix einfügen.
Diese Oberflächenfraktion ist zugleich der Teil, auf den der Organismus bei Bedarf am ehesten zugreifen kann. Der Knochen ist damit nicht nur Traggehäuse, sondern auch ein langsam ansprechbarer Vorrat.
Gemäß Verordnung (EU) Nr. 432/2012
Die Herstellung eines Proteins lässt sich in Abschnitte zerlegen: das Beladen der Transport-RNA, das Zusammenfügen des Ribosoms am Startcodon und das Verlängern der Kette. In allen drei Abschnitten taucht dasselbe Metall auf, jeweils in einer anderen Funktion.
Bevor eine Aminosäure eingebaut werden kann, muss sie chemisch aktiviert werden. Das übernehmen die Aminoacyl-tRNA-Synthetasen: Sie verknüpfen die Aminosäure zunächst mit dem Adenosinmonophosphat-Teil des ATP, wobei zwei Phosphate abgespalten werden. Substrat dieser Reaktion ist nicht das freie ATP, sondern der Komplex aus ATP und einem Magnesium-Ion — die Ladungsverhältnisse im aktiven Zentrum lassen die Reaktion anders gar nicht zu.
Erst im zweiten Schritt wechselt die aktivierte Aminosäure auf das Ende der passenden tRNA. Die Genauigkeit dieses Vorgangs ist bemerkenswert: Fehlbeladungen liegen in der Größenordnung von eins zu zehntausend, und einige Synthetasen besitzen zusätzlich ein Korrekturzentrum, das falsch beladene Moleküle wieder ablöst.
Sitzt das Ribosom auf der mRNA, bringt der Elongationsfaktor eEF1A jede neue beladene tRNA an ihren Platz. Anschließend schiebt eEF2 das Ribosom um genau drei Basen weiter. Beide Faktoren sind GTPasen und arbeiten nach demselben Muster: Sie binden Guanosintriphosphat als Magnesium-Komplex, spalten ein Phosphat ab und ändern dabei ihre Form. Ohne das Ion lässt sich das Nukleotid in der Bindetasche nicht korrekt positionieren.
Der Takt, den diese Faktoren vorgeben, ist hoch: In menschlichen Zellen werden größenordnungsmäßig fünf bis zehn Aminosäuren pro Sekunde an eine wachsende Kette gehängt. Ein mittelgroßes Protein aus dreihundert Bausteinen ist damit in weniger als einer Minute fertig. „Magnesium trägt zu einer normalen Proteinsynthese bei“ — Gemäß Verordnung (EU) Nr. 432/2012.
Misst man den Magnesiumgehalt einer Zelle insgesamt, kommt man auf Werte um 17 bis 20 Millimol pro Liter. Misst man dagegen nur das frei bewegliche Ion, liegt der Wert bei etwa einem Zwanzigstel davon. Der Unterschied erklärt sich aus der Bindung: ATP, GTP, ribosomale RNA und die Innenseite der Membranen halten den größten Teil fest.
Für die Zelle ist diese Trennung praktisch. Der gebundene Anteil arbeitet als Reaktionspartner in den Enzymschritten; der freie Anteil dient als Puffer, der Schwankungen abfängt, ohne dass die Reaktionsgeschwindigkeit sofort nachgibt. Dieselbe Trennung ist der Grund, weshalb sich der Versorgungszustand eines Menschen nicht einfach an einem Wert aus dem Blutserum ablesen lässt.
Neben der Proteinbildung sind noch drei weitere Funktionen mit einer eigenen Angabe versehen. Magnesium trägt zu einer normalen Muskelfunktion bei — Gemäß Verordnung (EU) Nr. 432/2012. Magnesium trägt zum Elektrolytgleichgewicht bei — Gemäß Verordnung (EU) Nr. 432/2012. Magnesium trägt zur Erhaltung normaler Knochen bei — Gemäß Verordnung (EU) Nr. 432/2012.
Zweiundsechzig Seiten zu einem einzigen Mineral: der Weg durch Darm und Niere, die Biochemie hinter der Eiweißbildung, Gehaltstabellen für sechzehn Lebensmittel und die vier zugelassenen Sätze im Originalwortlaut.
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