Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Molekularen Maschinen bei der Arbeit zugesehen

02.03.2006


Forscher klären katalytischen Mechanismus von antiviralem Protein


Detailansicht der dreidimensionalen, molekularen Struktur von hGBP1. Gezeigt ist ein Ausschnitt des Proteins, der das katalytische Zentrum darstellt, der Cofaktor in rot und grau. Durch Überlagerung zweier Zustände wird die Strukturveränderung sichtbar, die durch die Assemblierung der Proteine induziert wird.


RUB-Chemiker berichten in NATURE

... mehr zu:
»Cofaktors »Enzym »Nature »Protein »Spaltung

Die Aktivität eines menschlichen Proteins, das an der Abwehr von Viren und anderen Krankheitserregern beteiligt ist, konnte der RUB-Chemiker Prof. Dr. Christian Herrmann in Zusammenarbeit mit Forschern des Max-Planck-Instituts in Dortmund und einem französischen Labor auf molekularer Ebene aufklären: Ein funktionelles Merkmal der Proteinklasse hGBP1 (humanes Guanylat-bindendes Protein 1) besteht in der katalytischen Spaltung von sog. Cofaktor-Molekülen. Damit gehen die geordnete Zusammenlagerung (Assemblierung) und strukturelle Umwandlungen der Proteine einher, die für ihre biologische Wirkung von Bedeutung sind. Das von den Forschern erarbeitete Modell kann zum Verständnis der Funktionsweise einer Vielzahl ähnlicher Proteine dienen und Hinweise für die gezielte Behandlung verschiedener Krankheiten geben. Über ihre Ergebnisse berichten die Forscher in der aktuellen Ausgabe des Wissenschaftsmagazin NATURE.

Funktionsweise molekularer Maschine aufgeklärt


Das Enzym hGBP1 gehört zu einer Klasse von Proteinen, von denen einige eine wichtige Funktion bei der Abwehr von Viren haben, während andere für das Abschnüren von Membranbläschen im Innern der Zelle verantwortlich sind - dies dient der Aufnahme von Substanzen in die Zelle und der Regulation von Rezeptoren an der Zelloberfläche. Von hGBP1 ist eine antivirale Wirkung und ein Einfluss auf die Bildung von Blutgefäßen (Angiogenese) bekannt. Charakteristisch für das Protein ist die Bindung und katalytische Spaltung eines Cofaktors, der einerseits die Struktur und damit die biologische Aktivität des jeweiligen Proteins reguliert. Zum anderen wird durch diesen Spaltungsvorgang bei einigen Proteinen aber auch die Energie für größere, strukturelle Änderungen und damit für die mechanische Arbeit dieser kleinen, molekularen Maschinen geliefert. "Wir haben herausgefunden, dass die hGBP1-Moleküle nach Bindung eines bestimmten Cofaktors miteinander kommunizieren und eine katalytische Spaltung des Cofaktors stimulieren", erklärt Prof. Herrmann. Zum ersten Mal konnten die Forscher zeigen, wie Proteine durch Selbst-Assemblierung eine katalytische Wirkung hervorrufen, die auf ihr eigenes Verhalten und ihre Funktion zurückstrahlt.

Interdisziplinärer Erfolg

Das Forschungsergebnis ist das Resultat langjähriger Arbeiten zur Aufklärung eines Katalysemechanismus auf molekularer Ebene. Mit Hilfe vielfältiger experimenteller Methoden aus den Bereichen der biophysikalischen Chemie, der Biochemie und der Röntgen-Strukturanalyse ist es gelungen, die Funktionsweise eines Enzyms in molekularem Detail darzustellen. Durch einen experimentellen Trick konnten sogar sehr kurzlebige Zustände des Enzyms, die besonders kritisch für den katalytischen Vorgang sind, festgehalten und näher untersucht werden. Es ist gelungen, die Beobachtungen und Teilerkenntnisse, die sich mit den verschiedenen Methoden ergaben, zu einem stimmigen Modell zusammenzuführen. "Es hat sich einmal mehr gelohnt, die interdisziplinäre Arbeit zu suchen und eine wissenschaftliche Fragestellung von allen Seiten zu beleuchten", so Prof. Herrmann.

Anwendung für Therapien

Die untersuchte Klasse von Proteinen hat außerordentlich vielseitige, biologische Funktionen. Gestörte (mutierte) Varianten dieser Proteine sind für zahlreiche Krankheiten verantwortlich, darunter auch Krebs. Untersuchungen der molekularen Mechanismen zeigen nicht nur, wie ein Protein funktioniert, sondern auch, wie und warum es bei einer bestimmten Störung nicht mehr funktioniert. Dies gibt der Forschung Ansatzpunkte für die Entwicklung von Wirkstoffen und zeigt Möglichkeiten auf, wie eine Krankheit gezielt zu bekämpfen ist. Das hGBP1 kann als Modell für viele andere Enzyme dieser Klasse dienen. "Für unsere Promovierenden und Studierenden ist an unserer Arbeit besonders faszinierend, dass sie molekulare Grundlagen des Lebens erforschen, die eine deutlich erkennbare Relevanz auch für medizinische Anwendungen haben", so Prof. Herrmann.

Titelaufnahme

Agnidipta Ghosh, Gerrit J. K. Praefcke, Louis Renault, Alfred Wittinghofer & Christian Herrmann: How guanylate-binding proteins achieve assembly-stimulated processive cleavage of GTP to GMP. In NATURE, Volume 439, Number 7080, 2.März 2006

Weitere Informationen

Prof. Dr. Christian Herrmann, Lehrstuhl für Physikalische Chemie I (Prof. Dr. Christof Wöll), Ruhr-Universität Bochum, 44780 Bochum, Tel. 0234/32-24173, E-Mail: chr.herrmann@rub.de

Dr. Josef König | idw
Weitere Informationen:
http://www.ruhr-uni-bochum.de/

Weitere Berichte zu: Cofaktors Enzym Nature Protein Spaltung

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Wie sich das Wasser in der Umgebung von gelösten Molekülen verhält
22.05.2017 | Ruhr-Universität Bochum

nachricht Myrte schaltet „Anstandsdame“ in Krebszellen aus
22.05.2017 | Friedrich-Schiller-Universität Jena

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: Hauchdünne magnetische Materialien für zukünftige Quantentechnologien entwickelt

Zweidimensionale magnetische Strukturen gelten als vielversprechendes Material für neuartige Datenspeicher, da sich die magnetischen Eigenschaften einzelner Molekülen untersuchen und verändern lassen. Forscher haben nun erstmals einen hauchdünnen Ferrimagneten hergestellt, bei dem sich Moleküle mit verschiedenen magnetischen Zentren auf einer Goldfläche selbst zu einem Schachbrettmuster anordnen. Dies berichten Wissenschaftler des Swiss Nanoscience Institutes der Universität Basel und des Paul Scherrer Institutes in der Wissenschaftszeitschrift «Nature Communications».

Ferrimagneten besitzen zwei magnetische Zentren, deren Magnetismus verschieden stark ist und in entgegengesetzte Richtungen zeigt. Zweidimensionale, quasi...

Im Focus: Neuer Ionisationsweg in molekularem Wasserstoff identifiziert

„Wackelndes“ Molekül schüttelt Elektron ab

Wie reagiert molekularer Wasserstoff auf Beschuss mit intensiven ultrakurzen Laserpulsen? Forscher am Heidelberger MPI für Kernphysik haben neben bekannten...

Im Focus: Wafer-thin Magnetic Materials Developed for Future Quantum Technologies

Two-dimensional magnetic structures are regarded as a promising material for new types of data storage, since the magnetic properties of individual molecular building blocks can be investigated and modified. For the first time, researchers have now produced a wafer-thin ferrimagnet, in which molecules with different magnetic centers arrange themselves on a gold surface to form a checkerboard pattern. Scientists at the Swiss Nanoscience Institute at the University of Basel and the Paul Scherrer Institute published their findings in the journal Nature Communications.

Ferrimagnets are composed of two centers which are magnetized at different strengths and point in opposing directions. Two-dimensional, quasi-flat ferrimagnets...

Im Focus: XENON1T: Das empfindlichste „Auge“ für Dunkle Materie

Gemeinsame Meldung des MPI für Kernphysik Heidelberg, der Albert-Ludwigs-Universität Freiburg, der Johannes Gutenberg-Universität Mainz und der Westfälischen Wilhelms-Universität Münster

„Das weltbeste Resultat zu Dunkler Materie – und wir stehen erst am Anfang!“ So freuen sich Wissenschaftler der XENON-Kollaboration über die ersten Ergebnisse...

Im Focus: World's thinnest hologram paves path to new 3-D world

Nano-hologram paves way for integration of 3-D holography into everyday electronics

An Australian-Chinese research team has created the world's thinnest hologram, paving the way towards the integration of 3D holography into everyday...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

14. Dortmunder MST-Konferenz zeigt individualisierte Gesundheitslösungen mit Mikro- und Nanotechnik

22.05.2017 | Veranstaltungen

Branchentreff für IT-Entscheider - Rittal Praxistage IT in Stuttgart und München

22.05.2017 | Veranstaltungen

Flugzeugreifen – Ähnlich wie PKW-/LKW-Reifen oder ganz verschieden?

22.05.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Myrte schaltet „Anstandsdame“ in Krebszellen aus

22.05.2017 | Biowissenschaften Chemie

Hauchdünne magnetische Materialien für zukünftige Quantentechnologien entwickelt

22.05.2017 | Physik Astronomie

Wie sich das Wasser in der Umgebung von gelösten Molekülen verhält

22.05.2017 | Biowissenschaften Chemie