Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Ähnlichkeiten führen zu falsch gefalteten Proteinen

31.05.2011
Zahlreiche Krankheiten sind auf falsch gefaltete Proteine, bestehend aus Aminosäuren, zurückzuführen. Forscher der Universität Zürich haben jetzt mit einer speziellen Spektroskopie diese fehlerhafte Proteinfaltung untersucht. Wie sie in «Nature» berichten, sind Fehlfaltungen häufiger, wenn die Abfolge der Aminosäuren in den benachbarten Domänen sehr ähnlich ist.

Proteine sind die zentralen molekularen Maschinen in unserem Körper. Sie erfüllen eine grosse Bandbreite von Funktionen, von der Verdauung und Verarbeitung von Nährstoffen über die Umwandlung von Energie und die Strukturierung von Zellen, bis zur Übermittlung von Signalen in Zellen und im gesamten Körper.

Um diese hochspezifischen Funktionen erfüllen zu können, müssen Proteine eine wohldefinierte dreidimensionale Struktur annehmen. Bemerkenswerterweise finden sie diese Struktur in den meisten Fällen ohne fremde Hilfe, nachdem sie in der Zelle als langes Kettenmolekül aus ihren Einzelbausteinen, den Aminosäuren, gebildet wurden.

Dieser Prozess der Faltung von Proteinen kann allerdings auch fehlschlagen, was dann dazu führt, dass die betroffenen Proteine ihre Funktion nicht mehr ausüben können. In manchen Fällen kann dies sogar noch weitreichendere Folgen haben, wenn diese falsch gefalteten Proteine verklumpen und neurodegenerative Krankheiten wie Morbus Alzheimer oder Parkinson auslösen.

Eine wichtige Bedingung in der Entwicklung von Proteinen im Laufe der Evolution war dementsprechend, derartige «Fehlfaltungsprozesse» zu vermeiden. Dies ist allerdings nicht einfach, denn die gleichen molekularen Wechselwirkungen, die die korrekte Struktur des einzelnen Proteins stabilisieren, können auch zu Wechselwirkungen zwischen Proteinmolekülen und damit zu ihrer Fehlfaltung führen.

Forscherinnen und Forscher der Universitäten Zürich und Cambridge haben jetzt eine spezielle spektroskopische Methode verwendet, die Einzelmolekülfluoreszenzspektroskopie, um herauszufinden, unter welchen Voraussetzungen Fehlfaltung stattfindet. Die Gruppe um Prof. Benjamin Schuler von der UZH untersuchte Teile des grössten Proteins unseres Körpers, des Titins. Dieses trägt in den Muskeln zur Stabilität und Elastizität der Muskelfasern bei. Man geht davon aus, dass bei starker Belastung des Muskels einzelne Teile des Titins, die Domänen, sich entfalten können, um eine Beschädigung des Muskelgewebes zu verhindern. Wenn sich der Muskel wieder entspannt, besteht die Gefahr, dass sich diese entfalteten Domänen falsch zusammenlagern. Diese Gefahr besteht in ähnlicher Form auch für andere Proteine, die aus mehreren Domänen bestehen.

Für ihre Studie haben die Forschenden kleine Farbstoffmoleküle als Sonden im Protein angebracht. «Mit unserer laserspektroskopischen Methode konnten mittels Energietransfer zwischen den Sonden Abstände auf molekularer Skala bestimmt werden, also im Bereich einiger Millionstel Millimeter», erklärt Prof. Benjamin Schuler. So liessen sich die Strukturen richtig und falsch gefalteter Proteine unterscheiden und damit der Anteil an Fehlfaltung bestimmen.

«Die Untersuchung verschiedener Domänen des Titins in unseren Experimenten hat gezeigt, dass die Wahrscheinlichkeit der Fehlfaltung steigt, wenn benachbarte Domänen sich in der Abfolge ihrer Aminosäuren sehr ähnlich sind», sagt Prof. Schuler. Dies ist anscheinend der Grund dafür, dass in Proteinen die benachbarten Domänen eine geringe Ähnlichkeit haben. «Offenbar handelt es sich dabei um eine wichtige evolutionäre Strategie, um die Fehlfaltung von Proteinen zu vermeiden und so ihre maximale Funktionalität zu gewährleisten», so Schuler.

Literatur:
Borgia, Madeleine, Borgia Alessandro, Best, Robert B., Steward Annette, Nettels Daniel, Wunderlich, Bengt, Schuler Benjamin & Clarke Jane: Single-molecule fluorescence reveals sequence-specific misfolding in multidomain proteins, in: Nature, doi:10.1038/nature10099.
Kontakt:
Prof. Benjamin Schuler
Institut für Biochemie
Universität Zürich
Tel. +41 44 63 55535
E-Mail: schuler@bioc.uzh.ch

Beat Müller | Universität Zürich
Weitere Informationen:
http://www.mediadesk.uzh.ch

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Basis für neue medikamentöse Therapie bei Demenz
27.07.2017 | Medizinische Hochschule Hannover

nachricht Biochemiker entschlüsseln Zusammenspiel von Enzym-Domänen während der Katalyse
27.07.2017 | Westfälische Wilhelms-Universität Münster

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Biowissenschaften Chemie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Physiker designen ultrascharfe Pulse

Quantenphysiker um Oriol Romero-Isart haben einen einfachen Aufbau entworfen, mit dem theoretisch beliebig stark fokussierte elektromagnetische Felder erzeugt werden können. Anwendung finden könnte das neue Verfahren zum Beispiel in der Mikroskopie oder für besonders empfindliche Sensoren.

Mikrowellen, Wärmestrahlung, Licht und Röntgenstrahlung sind Beispiele für elektromagnetische Wellen. Für viele Anwendungen ist es notwendig, diese Strahlung...

Im Focus: Physicists Design Ultrafocused Pulses

Physicists working with researcher Oriol Romero-Isart devised a new simple scheme to theoretically generate arbitrarily short and focused electromagnetic fields. This new tool could be used for precise sensing and in microscopy.

Microwaves, heat radiation, light and X-radiation are examples for electromagnetic waves. Many applications require to focus the electromagnetic fields to...

Im Focus: Navigationssystem der Hirnzellen entschlüsselt

Das menschliche Gehirn besteht aus etwa hundert Milliarden Nervenzellen. Informationen zwischen ihnen werden über ein komplexes Netzwerk aus Nervenfasern übermittelt. Verdrahtet werden die meisten dieser Verbindungen vor der Geburt nach einem genetischen Bauplan, also ohne dass äußere Einflüsse eine Rolle spielen. Mehr darüber, wie das Navigationssystem funktioniert, das die Axone beim Wachstum leitet, haben jetzt Forscher des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) herausgefunden. Das berichten sie im Fachmagazin eLife.

Die Gesamtlänge des Nervenfasernetzes im Gehirn beträgt etwa 500.000 Kilometer, mehr als die Entfernung zwischen Erde und Mond. Damit es beim Verdrahten der...

Im Focus: Kohlenstoff-Nanoröhrchen verwandeln Strom in leuchtende Quasiteilchen

Starke Licht-Materie-Kopplung in diesen halbleitenden Röhrchen könnte zu elektrisch gepumpten Lasern führen

Auch durch Anregung mit Strom ist die Erzeugung von leuchtenden Quasiteilchen aus Licht und Materie in halbleitenden Kohlenstoff-Nanoröhrchen möglich....

Im Focus: Carbon Nanotubes Turn Electrical Current into Light-emitting Quasi-particles

Strong light-matter coupling in these semiconducting tubes may hold the key to electrically pumped lasers

Light-matter quasi-particles can be generated electrically in semiconducting carbon nanotubes. Material scientists and physicists from Heidelberg University...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

10. Uelzener Forum: Demografischer Wandel und Digitalisierung

26.07.2017 | Veranstaltungen

Clash of Realities 2017: Anmeldung jetzt möglich. Internationale Konferenz an der TH Köln

26.07.2017 | Veranstaltungen

2. Spitzentreffen »Industrie 4.0 live«

25.07.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Basis für neue medikamentöse Therapie bei Demenz

27.07.2017 | Biowissenschaften Chemie

Aus Potenzial Erfolge machen: 30 Rittaler schließen Nachqualifizierung erfolgreich ab

27.07.2017 | Unternehmensmeldung

Biochemiker entschlüsseln Zusammenspiel von Enzym-Domänen während der Katalyse

27.07.2017 | Biowissenschaften Chemie