Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Heidelberger Wissenschaftler entdecken neuen Mechanismus der Auflösung von Proteinaggregaten

23.05.2008
Der Arbeitsgruppe um Prof. Bernd Bukau vom Zentrum für Molekulare Biologie der Universität Heidelberg (ZMBH) ist es gelungen, erstmals auf molekularer Ebene zu verstehen, wie eine Zelle stressbedingte Proteinaggregate wieder auflösen kann

Um biologische Funktionen in der Zelle erfüllen zu können, muss jedes neusynthetisierte Protein seine einzigartige dreidimensionale Struktur annehmen. Zellulärer Stress oder Mutationen stören die korrekte Strukturbildung, die sogenannte native Proteinfaltung, und können so die Ablagerung schädlicher, unlöslicher Proteinaggregate hervorrufen.

Proteinaggregation ist ein zentrales Problem z.B. bei Temperaturerhöhungen, denen Zellen ausgesetzt sind, und bei der Entstehung neurodegenerativer Krankheiten, wie z.B. Parkinson, Alzheimer oder Prionenerkrankungen. Der Arbeitsgruppe um Prof. Bernd Bukau vom Zentrum für Molekulare Biologie der Universität Heidelberg (ZMBH) ist es gelungen, erstmals auf molekularer Ebene zu verstehen, wie eine Zelle stressbedingte Proteinaggregate wieder auflösen kann.

Das zelluläre System der Proteinqualitätskontrolle, das aus molekularen Faltungshelfern, sogenannten Chaperonen, und Proteasen besteht, sorgt für die Reparatur bzw. den Abbau von aggregierten Proteinen. Das Labor von B. Bukau untersucht das Phänomen der Proteindisaggregation am Beispiel von ClpB, einem Chaperon aus dem Darmbakterium Escherichia coli. ClpB ist ein energieabhängiges, ringförmiges Protein mit einem zentralen, durchgängigen Kanal und besitzt die einzigartige Fähigkeit, in Kooperation mit einem weiteren Chaperonsystem Proteinaggregate vollständig aufzulösen und die einzelnen Proteine wieder in den nativen Zustand zurückzuführen.

... mehr zu:
»Aggregat »ClpB »Protein »Proteinaggregat

In früheren Arbeiten der Arbeitsgruppe konnte eindrucksvoll gezeigt werden, dass ClpB einzelne Proteinmoleküle aus dem Aggregat herauszieht und diese dann energieabhängig durch seinen zentralen Kanal fädelt, ein Mechanismus, der als Translokation bezeichnet wird.

Lange wurde Disaggregation an Modellproteinen untersucht, die sich unter Stressbedingungen vollständig entfalten. Viele zelluläre Proteine sind jedoch komplex aufgebaut und bestehen aus mehreren Faltungsdomänen, die bei stressbedingter Verklumpung gemischte Aggregate ausbilden, in denen fehlgefaltete und native Domänen gleichermaßen vorkommen. Das Schicksal der nativen Domänen während der Aggregatauflösung war bis dato unverstanden. In einer neuen Studie, die in dieser Woche in der online-Ausgabe von Nature Structural Molecular Biology veröffentlicht wurde (DOI-Nr. 10.1038/nsmb.1425), ist es den Autoren nun gelungen, den Mechanismus der ClpB-vermittelten Auflösung solch gemischter, physiologisch relevanter Aggregate aufzuklären.

ClpB reaktiviert gemischte Aggregate schnell und effizient. Dabei erkennt ClpB nur den fehlgefalteten Anteil eines Proteins und fädelt diesen in seinen zentralen Kanal ein, während die stabilen Domänen nicht angegriffen werden. Die äußerst rasche Reaktivierung eines aggregierten Proteins, dessen fehlgefaltete Domäne an beiden Enden durch eine stabile Domäne blockiert ist, zeigt zum ersten Mal, dass die Auflösung von Proteinaggregaten durch ClpB nicht von frei zugänglichen Enden der verklumpten Proteine abhängig ist, sondern an exponierten, internen Segmenten in fehlgefalteten Strukturen beginnen kann.

Die veröffentlichten Ergebnisse zeigen die Anpassung des ClpB-Chaperonsystems an seine zelluläre Aufgabe. ClpB katalysiert die für eine Zelle lebensnotwendige Auflösung und Reaktivierung aggregierter Proteine und ist spezialisiert auf die Erkennung und Entfaltung fehlgefalteter Domänen; die Translokation nativer Domänen würde dabei eine unnötige Energieverschwendung darstellen. Die Prozesse und Mechanismen, die zu Proteinaggregation und deren Umkehr führen, sind von medizinischer Relevanz, da Proteinaggregation mit vielen neurodegenerativen Krankheiten assoziiert ist. In Säugern wurde bis jetzt kein ClpB-Homolog identifiziert, jedoch gibt es zahlreiche Hinweise auf Disaggregation auch in höheren Eukaryonten. Es ist nun zu prüfen, ob die Disaggregation dieser Proteine einem Chaperon-vermittelten, ähnlich dem hier in Bakterien beschriebenen Mechanismus folgt.

Pressekontakt:
Dr. Ralf Tolle
Zentrum für Molekulare Biologie
der Universität Heidelberg (ZMBH)
Im Neuenheimer Feld 282
69120 Heidelberg
Tel. 06221 546850, Fax 545507
r.tolle@zmbh.uni-heidelberg.de
Allgemeine Rückfragen von Journalisten auch an:
Dr. Michael Schwarz
Pressesprecher der Universität Heidelberg
Tel. 06221 542310, Fax 542317
michael.schwarz@rektorat.uni-heidelberg.de
Irene Thewalt
Tel. 06221 542310, Fax 542317
presse@rektorat.uni-heidelberg.de

Dr. Michael Schwarz | idw
Weitere Informationen:
http://www.uni-heidelberg.de/presse

Weitere Berichte zu: Aggregat ClpB Protein Proteinaggregat

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Sollbruchstellen im Rückgrat - Bioabbaubare Polymere durch chemische Gasphasenabscheidung
02.12.2016 | Gesellschaft Deutscher Chemiker e.V.

nachricht "Fingerabdruck" diffuser Protonen entschlüsselt
02.12.2016 | Universität Leipzig

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: Greifswalder Forscher dringen mit superauflösendem Mikroskop in zellulären Mikrokosmos ein

Das Institut für Anatomie und Zellbiologie weiht am Montag, 05.12.2016, mit einem wissenschaftlichen Symposium das erste Superresolution-Mikroskop in Greifswald ein. Das Forschungsmikroskop wurde von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) und dem Land Mecklenburg-Vorpommern finanziert. Nun können die Greifswalder Wissenschaftler Strukturen bis zu einer Größe von einigen Millionstel Millimetern mittels Laserlicht sichtbar machen.

Weit über hundert Jahre lang galt die von Ernst Abbe 1873 publizierte Theorie zur Auflösungsgrenze von Lichtmikroskopen als ein in Stein gemeißeltes Gesetz....

Im Focus: Durchbruch in der Diabetesforschung: Pankreaszellen produzieren Insulin durch Malariamedikament

Artemisinine, eine zugelassene Wirkstoffgruppe gegen Malaria, wandelt Glukagon-produzierende Alpha-Zellen der Bauchspeicheldrüse (Pankreas) in insulinproduzierende Zellen um – genau die Zellen, die bei Typ-1-Diabetes geschädigt sind. Das haben Forscher des CeMM Forschungszentrum für Molekulare Medizin der Österreichischen Akademie der Wissenschaften im Rahmen einer internationalen Zusammenarbeit mit modernsten Einzelzell-Analysen herausgefunden. Ihre bahnbrechenden Ergebnisse werden in Cell publiziert und liefern eine vielversprechende Grundlage für neue Therapien gegen Typ-1 Diabetes.

Seit einigen Jahren hatten sich Forscher an diesem Kunstgriff versucht, der eine simple und elegante Heilung des Typ-1 Diabetes versprach: Die vom eigenen...

Im Focus: Makromoleküle: Mit Licht zu Präzisionspolymeren

Chemikern am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) ist es gelungen, den Aufbau von Präzisionspolymeren durch lichtgetriebene chemische Reaktionen gezielt zu steuern. Das Verfahren ermöglicht die genaue, geplante Platzierung der Kettengliedern, den Monomeren, entlang von Polymerketten einheitlicher Länge. Die präzise aufgebauten Makromoleküle bilden festgelegte Eigenschaften aus und eignen sich möglicherweise als Informationsspeicher oder synthetische Biomoleküle. Über die neuartige Synthesereaktion berichten die Wissenschaftler nun in der Open Access Publikation Nature Communications. (DOI: 10.1038/NCOMMS13672)

Chemische Reaktionen lassen sich durch Einwirken von Licht bei Zimmertemperatur auslösen. Die Forscher am KIT nutzen diesen Effekt, um unter Licht die...

Im Focus: Neuer Sensor: Was im Inneren von Schneelawinen vor sich geht

Ein neuer Radarsensor erlaubt Einblicke in die inneren Vorgänge von Schneelawinen. Entwickelt haben ihn Ingenieure der Ruhr-Universität Bochum (RUB) um Dr. Christoph Baer und Timo Jaeschke gemeinsam mit Kollegen aus Innsbruck und Davos. Das Messsystem ist bereits an einem Testhang im Wallis installiert, wo das Schweizer Institut für Schnee- und Lawinenforschung im Winter 2016/17 Messungen damit durchführen möchte.

Die erhobenen Daten sollen in Simulationen einfließen, die das komplexe Geschehen im Inneren von Lawinen detailliert nachbilden. „Was genau passiert, wenn sich...

Im Focus: Neuer Rekord an BESSY II: 10 Millionen Ionen erstmals bis auf 7,4 Kelvin gekühlt

Magnetische Grundzustände von Nickel2-Ionen spektroskopisch ermittelt

Ein internationales Team aus Deutschland, Schweden und Japan hat einen neuen Temperaturrekord für sogenannte Quadrupol-Ionenfallen erreicht, in denen...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Von „Coopetition“ bis „Digitale Union“ – Die Fertigungsindustrien im digitalen Wandel

02.12.2016 | Veranstaltungen

Experten diskutieren Perspektiven schrumpfender Regionen

01.12.2016 | Veranstaltungen

Die Perspektiven der Genom-Editierung in der Landwirtschaft

01.12.2016 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Parkinson-Krankheit und Dystonien: DFG-Forschergruppe eingerichtet

02.12.2016 | Förderungen Preise

Smart Data Transformation – Surfing the Big Wave

02.12.2016 | Studien Analysen

Nach der Befruchtung übernimmt die Eizelle die Führungsrolle

02.12.2016 | Biowissenschaften Chemie