Neue Wege bei Mukoviszidose und Parkinson

Der Eiweißabbau durch das Zusammenwirken des kleinen Proteins Ubiquitin und der „Abbaumaschine“ Proteasom (Proteolyse) gehört zu den wichtigsten regulatorischen Prozessen höherer Zellen. Ein „Fehlverhalten“ dieses Prinzips führt zu schweren Erkrankungen wie beispielsweise Entzündungen, Krebs oder neurodegenerativen Leiden (Parkinson, Alzheimer oder BSE). Für die grundlegende Entdeckung der biochemischen Abläufe bei der Ubiquitinmodifikation wurde 2004 der Nobelpreis für Chemie vergeben.

Um die besten europäischen Wissenschaftler auf diesem Forschungsgebiet zusammenzuführen, wird derzeit das Exzellenznetzwerk RUBICON aufgebaut. Mitinitiator ist der Leiter des Instituts für Biochemie der Universität Stuttgart, Prof. Dieter Wolf, der das Netzwerk auch in Zukunft mit koordiniert. Der Zusammenschluss aus 20 führenden Institutionen, darunter auch der des Nobelpreisträgers Aaron Ciechanover, verfolgt das Ziel, die europäische Spitzenforschung in diesem Bereich sichtbar zu machen und weiter zu fördern. Ein weiteres Ziel ist die Weiterbildung des wissenschaftlichen Nachwuchses. Durch die Zusammenarbeit mit kleinen Industriefirmen sollen Entdeckungen rasch in Produkte umgesetzt werden.

Die Stuttgarter Arbeitsgruppe um Prof. Wolf bringt eine wissenschaftliche Fragestellung in das RUBICON-Netzwerk ein, welche direkt mit neurodegenerativen Erkrankungen sowie der Erbkrankheit Mukoviszidose in Verbindung steht: Die Wissenschaftler wollen herausfinden, wie es die Zelle schafft, die bei der Proteinsynthese immer wieder in größerer Menge auftretenden falsch gefalteten Eiweißmoleküle zu erkennen und zu eliminieren. Dieser Schutzmechanismus ist wichtig, da die Anwesenheit solcher „falscher“ Moleküle die Zelle stark schädigen würde. Umgekehrt wird bei der Mukoviszidose ein mutiertes, aber biologisch voll funktionelles Molekül „irrtümlicherweise“ abgebaut. Hier soll erforscht werden, wie dies verhindert werden könnte.

Ubiquitin (der Name kommt von „ubiquitär, überall vorkommend“) ist ein kleines Eiweißmolekül, welches in allen höheren Zellen vorkommt. Auf bestimmte Signale hin wird es in den Zellen an Eiweißmoleküle (Proteine) angehängt, die daraufhin auf bestimmte Weise verändert werden. Sehr prominent, und zuerst entdeckt, führt das Anhängen einer langen Ubiquitinkette von mehr als vier Ubiquitinmolekülen an ein Protein zu dessen Abbau durch das Proteasom. Dies ist eine „Proteinabbaumaschine“, die ähnlich einem Fleischwolf die Eiweißketten in Stücke zerhackt.

Bei der Entschlüsselung dieser Proteolysemaschinerie leistete die Stuttgarter Arbeitsgruppe, die mit Aaron Ciechanover im Rahmen einer deutsch-israelischen Projektkooperation eng zusammenarbeitete, bereits in der Vergangenheit wichtige Beiträge. Die Stuttgarter Wissenschaftler konnten zeigen, dass das Proteasom die Maschinerie in der lebenden Zelle darstellt, die für den Abbau der ubiquitinierten Proteine verantwortlich ist.

In der Zwischenzeit wurden weitere Funktionen der Ubiquitinkopplung an Proteine entdeckt, die nicht zu einer Proteolyse des markierten Proteins führen. Auch wurden kürzlich so genannte „ubiquitin-ähnliche“ Proteine entdeckt. Hängen sich diese an ein Protein an, so werden wichtige Zellfunktionen verändert.

Weitere Informationen am Institut für Biochemie der Universität Stuttgart, Prof. Dieter Wolf, Tel. 0711/685-64390, e-mail dieter.wolf@ibc.uni-stuttgart.de oder Wolfgang Hilt, Tel. 0711/685-64388, e-mail hilt@ibc.uni-stuttgart.de.