Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Allgegenwärtig und einflussreich

14.02.2017

Wissenschaftler der Universität Würzburg haben neue Details der Funktionsweise des Proteins Ubiquitin entschlüsselt. Diese bieten sich möglicherweise als Angriffspunkt für eine Therapie gegen Krebs an.

Das Protein Ubiquitin steuert im menschlichen Körper eine Vielzahl physiologischer und pathophysiologischer Vorgänge. Es macht damit seinem Namen als ubiquitär = allgegenwärtig bedeutsamer zellulärer Regulator buchstäblich alle Ehre.


Sonja Lorenz und ihr Postdoc Bodo Sander.

Foto: Lena Ries


Kristallstuktur der Ubiquitin-Ligase HUWE1 im neu entdeckten inaktiven Zustand. Die die Komplexbildung vermittelnde Region ist farblich hervorgehoben (orange, dunkelblau).

Abbildung: Sonja Lorenz

Die Frage, wie Ubiquitin seine vielfältigen Funktionen ausführt, steht im Zentrum intensiver Forschungsbemühungen weltweit und bildet die Grundlage dafür, das Ubiquitin-System für therapeutische Anwendungen besser zugänglich zu machen. Würzburger Wissenschaftler sind diesem Ziel jetzt einen Schritt näher gekommen. Sie haben dafür ihr Augenmerk auf eine bestimmte Ubiquitin-Ligase gerichtet.

Enzyme bestimmen das Schicksal

„Ubiquitin-Ligasen sind Enzyme, welche das kleine Protein Ubiquitin an zelluläre Zielproteine heften und damit das Schicksal dieser Zielproteine lenken“, erklärt Dr. Sonja Lorenz, verantwortlicher Autor der Studie. Ähnlich einer „molekularen Postleitzahl“ könne Ubiquitin Zielproteine zu bestimmten Orten in der Zelle leiten oder veranlassen, dass sie spezifische Aufgaben übernehmen, Signale übertragen, in höhermolekulare Komplexe eingebaut oder zerstört werden.

Sonja Lorenz forscht am Rudolf-Virchow-Zentrum für Experimentelle Biomedizin der Universität Würzburg. Mit ihrem Team und Kollegen hat sie die Ubiquitin-Ligase HUWE1 genauer untersucht und neue Details seiner Funktionsweise entschlüsselt. HUWE1 hat wichtige Funktionen in der Entstehung verschiedener Krebsarten und wird daher als vielversprechender, bisher jedoch noch nicht genutzter Angriffspunkt für therapeutische Strategien angesehen. Über ihre Ergebnisse berichten die Wissenschaftler in der Fachzeitschrift eLife.

Divide et impera: Ein Proteinriese wird zerteilt

Aus nahezu 4.400 Aminosäuren bestehend, ist HUWE1 ist ein extrem großes Protein, dessen dreidimensionale Struktur weitgehend unerschlossen ist. „Die enorme Größe von HUWE1, verbunden mit seiner strukturellen Flexibilität stellen eine erhebliche Herausforderung für den Strukturbiologen dar“, sagt Sonja Lorenz. Um sich dem Proteinriesen experimentell zu nähern, bedienten sich die Würzburger Wissenschaftler daher zunächst der altrömischen Strategie „divide et impera – teile und herrsche“ und bestimmten die atomare Struktur eines Fragments von HUWE1 mithilfe der Röntgenkristallographie.

Diese Struktur brachte eine bisher unbekannte, aber ungemein bedeutsame Eigenschaft von HUWE1 zum Vorschein: Zwei HUWE1-Moleküle können sich zu einem Komplex, einem sogenannten Dimer, zusammenlagern und ihre enzymatische Aktivität auf diese Weise selbst abschalten.

Folgenreiche Störungen im Gleichgewicht

Wie aber wird der Zusammenschluss zweier HUWE1-Moleküle in der Zelle verhindert, wenn HUWE1 aktiv sein soll? Auch auf diese Frage fand das Würzburger Forscherteam eine Antwort: „HUWE1 liegt in einem dynamischen Gleichgewicht aus der inaktiven Dimer-Form und aktiven Einzelmolekülen vor. Verschiedene zelluläre Faktoren können dieses Gleichgewicht regulieren“, erklärt Sonja Lorenz.

Einer dieser Faktoren ist der Tumorsuppressor p14ARF, welcher HUWE1 hemmt, in Krebszellen jedoch oftmals fehlt. Die neue Würzburger Studie beschreibt erstmals auf molekularer Ebene, wie die Hemmung von HUWE1 durch p14ARF zustande kommt. „Der Einfluss von p14ARF auf die Struktur und Aktivität von HUWE1 ist unglaublich spannend und bietet eine Reihe von Möglichkeiten, die Aktivität von HUWE1 gezielt zu beeinflussen, welche wir nun angehen möchten“, sagt Sonja Lorenz.

Zur Person: Sonja Lorenz

Dr. Sonja Lorenz leitet seit April 2014 eine durch das Emmy-Noether-Programm der Deutschen Forschungsgemeinschaft finanzierte Arbeitsgruppe am Rudolf-Virchow-Zentrum der Universität Würzburg. Sie ist Vize-Sprecherin des neuen Würzburger Graduiertenkollegs 2243 „Understanding Ubiquitylation: From Molecular Mechanisms to Disease“, das in Kürze starten wird. Ihre Studien zum Wechselspiel der Ubiquitinligase HUWE1 mit dem Tumorsupressor p14ARF werden durch die Wilhelm Sander-Stiftung für medizinische Forschung gefördert.

The human ubiquitin ligase HUWE1 is regulated by a conformational switch. Bodo Sander, Wenshan Xu, Martin Eilers, Nikita Popov, Sonja Lorenz. DOI: 10.7554/eLife.21036

Kontakt

Dr. Sonja Lorenz, Rudolf Virchow Zentrum für Experimentelle Biomedizin
T: (0931) 31-80526, E-Mail: sonja.lorenz@virchow.uni-wuerzburg.de

Gunnar Bartsch | Julius-Maximilians-Universität Würzburg
Weitere Informationen:
http://www.uni-wuerzburg.de

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Treibjagd in der Petrischale
24.11.2017 | Friedrich-Schiller-Universität Jena

nachricht Dinner in the Dark – ein delikates Wechselspiel der Mikroorganismen
24.11.2017 | Universität Wien

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: Metamaterial mit Dreheffekt

Mit 3D-Druckern für den Mikrobereich ist es Forschern des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) gelungen ein Metamaterial aus würfelförmigen Bausteinen zu schaffen, das auf Druckkräfte mit einer Rotation antwortet. Üblicherweise gelingt dies nur mit Hilfe einer Übersetzung wie zum Beispiel einer Kurbelwelle. Das ausgeklügelte Design aus Streben und Ringstrukturen, sowie die zu Grunde liegende Mathematik stellen die Wissenschaftler in der aktuellen Ausgabe der renommierten Fachzeitschrift Science vor.

„Übt man Kraft von oben auf einen Materialblock aus, dann deformiert sich dieser in unterschiedlicher Weise. Er kann sich ausbuchten, zusammenstauchen oder...

Im Focus: Proton-Rekord: Magnetisches Moment mit höchster Genauigkeit gemessen

Hochpräzise Messung des g-Faktors elf Mal genauer als bisher – Ergebnisse zeigen große Übereinstimmung zwischen Protonen und Antiprotonen

Das magnetische Moment eines einzelnen Protons ist unvorstellbar klein, aber es kann dennoch gemessen werden. Vor über zehn Jahren wurde für diese Messung der...

Im Focus: New proton record: Researchers measure magnetic moment with greatest possible precision

High-precision measurement of the g-factor eleven times more precise than before / Results indicate a strong similarity between protons and antiprotons

The magnetic moment of an individual proton is inconceivably small, but can still be quantified. The basis for undertaking this measurement was laid over ten...

Im Focus: Reibungswärme treibt hydrothermale Aktivität auf Enceladus an

Computersimulation zeigt, wie der Eismond Wasser in einem porösen Gesteinskern aufheizt

Wärme aus der Reibung von Gestein, ausgelöst durch starke Gezeitenkräfte, könnte der „Motor“ für die hydrothermale Aktivität auf dem Saturnmond Enceladus sein....

Im Focus: Frictional Heat Powers Hydrothermal Activity on Enceladus

Computer simulation shows how the icy moon heats water in a porous rock core

Heat from the friction of rocks caused by tidal forces could be the “engine” for the hydrothermal activity on Saturn's moon Enceladus. This presupposes that...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Mathematiker-Jahrestagung DMV + GDM: 5. bis 9. März 2018 an Uni Paderborn - Über 1.000 Teilnehmer

24.11.2017 | Veranstaltungen

Forschungsschwerpunkt „Smarte Systeme für Mensch und Maschine“ gegründet

24.11.2017 | Veranstaltungen

Schonender Hüftgelenkersatz bei jungen Patienten - Schlüssellochchirurgie und weniger Abrieb

24.11.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Mathematiker-Jahrestagung DMV + GDM: 5. bis 9. März 2018 an Uni Paderborn - Über 1.000 Teilnehmer

24.11.2017 | Veranstaltungsnachrichten

Maschinen über die eigene Handfläche steuern: Nachwuchspreis für Medieninformatik-Student

24.11.2017 | Förderungen Preise

Treibjagd in der Petrischale

24.11.2017 | Biowissenschaften Chemie