Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Ansatz für molekulare Therapien bei Krebs

20.09.2006
Die Ras-Katalyse: der Film
Erstmals Infrarot-Abstandsbestimmung im Protein

Bei vielen Tumoren ist das onkogene Ras-Protein dauerhaft "angeschaltet", so dass die Zellen unkontrolliert wachsen. Wie die Abschaltung des Ras-Proteins im Detail funktioniert, haben jetzt Biophysiker der Ruhr-Universität Bochum zusammen mit Wissenschaftlern des Max-Planck-Instituts in Dortmund mit einem ultra-sensitiven spektroskopischen Ansatz herausgefunden. Ein Verständnis des molekularen Mechanismus des Ras-Proteins liefert die Voraussetzung für die Entwicklung molekularer Therapien bei Krebserkrankungen. Die Darstellung der Studie ist dem international renommierten US-Wissenschaftsmagazin PNAS das Titelbild der aktuellen Ausgabe wert.

Abschaltmechanismus im Detail verstehen

Das Ras-Protein ist der Schalter für das Zellwachstum: Wird es durch bestimmte Mutationen verändert (onkogen), dann steht der Schalter für das Zellwachstum dauerhaft auf "an" und die Zelle wächst unkontrolliert. Onkogenes Ras findet man in 25 Prozent aller menschlichen Tumore. "Um das unkontrollierte Wachstum zu stoppen, muss also der Abschaltprozess des Ras-Proteins genau verstanden werden", so Prof. Gerwert. Abgeschaltet wird das Ras durch die Katalyse des Triphosphats GTP zu Diphosphat GDP. Den molekularen Abschaltmechanismus haben die RUB-Biophysiker um Dr. Carsten Kötting und Prof. Klaus Gerwert in Zusammenarbeit den Professoren Roger Goody und Alfred Wittinghofer vom Max Planck-Institut für molekulare Physiologie herausgefunden.

... mehr zu:
»Biophysik »Protein »Ras »Ras-Protein »Schalter

Enzymatischen Weg wie im Film beobachten

Die jetzt veröffentlichte spektroskopische Arbeit ergänzt die früheren Arbeiten der Dortmunder Wissenschaftler, die bereits die Raumstrukturen des Ras-Proteins und seinem Interaktionspartner, dem GAP, aufgeklärt haben. Mit der trFTIR-Technik (time-resolved Fourier Transform Infrared) der Bochumer Biophysik konnten die Forscher jetzt den enzymatischen Weg der durch das Protein GAP katalysierten GTPase-Reaktion des Ras-Proteins wie in einem Film beobachten. Dabei konnten sie ein bisher nicht charakterisiertes, proteingebundenes Phosphat mit nur Millisekunden Lebenszeit identifizieren, seine Position im Protein und seinen Protonierungszustand bestimmen. "Bislang war bekannt, dass im 'an'-Zustand das Triphosphat GTP an das Protein gebunden ist und im 'aus'-Zustand das Diphosphat GDP", erklärt Prof. Gerwert. "Jetzt konnten wir mit der trFTIR beobachten, dass der Schalter in dieser neu entdeckten Zwischenstufe leicht wieder in den 'an'-Zustand 'zurückschnappen' kann." Die daran beteiligten Protonen sind entscheidend für den Reaktionsmechanismus. Die Forscher vermuten, dass eine solche Zwischenstufe auch in anderen GTPasen und ATPasen eine wichtige Rolle spielt.

Direkt am Protein wirksame Medikamente entwickeln

Die Entdeckungen über das Ras-Protein könnten für zukünftige Krebsmedikamente von Bedeutung sein: Während klassische Chemotherapeutika als Zellgift wirken und somit starke Nebenwirkungen haben, versucht man heute für die Krebstherapie Medikamente zu entwickeln, die direkt und ausschließlich an einem solchen onkogenen Protein wirken. Mit dem erworbenen Wissen kann man jetzt versuchen, mit maßgeschneiderten Substanzen das onkogene Ras in den "aus"-Zustand zu zwingen, indem man das "Zurückschnappen" verhindert. Im "an"-Zustand interagiert das Ras mit der Raf-Kinase. Kürzlich hat Bayer für eine maßgeschneiderte molekulare Therapie ein Medikament entwickelt, das als so genannter Raf-Kinase-Hemmer bei Nierenkrebs erfolgreich eingesetzt wird.

Auch ein methodischer Durchbruch

Auch methodisch stellt die Arbeit einen Durchbruch dar, weil mit Hilfe von Isotopenmarkierungen die dipolare Wechselwirkung zwischen zwei molekularen Gruppen, hier dem Pi und dem GDP, in einem Protein nachgewiesen wurde. Somit konnte zum ersten Mal aus einem eindimensionalen Infrarotspektrum ein Abstand bestimmt werden, analog der Vorgehensweise in der Festkörper-NMR- und der ESR-Spektroskopie. Mit dem Ansatz können in Zukunft nicht nur Reaktionsmechanismen, sondern auch Abstandsänderungen mit hoher Zeitauflösung vermessen werden.

Beispiel für die gute Kooperation

Die Arbeiten sind im Rahmen des von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) geförderten Sonderforschungsbereichs 642 entstanden und beispielhaft für die gute Kooperation zwischen dem MPI in Dortmund und der RUB. Die trFTIR Spektroskopie erlaubt in Kombination mit den Röntgenstrukturanalysen eine detaillierte Auflösung des molekularen Reaktionsmechanismus von Proteinen.

Titelaufnahme

Carsten Kötting, Marco Blessenohl, Yan Suveyzdis, Roger S. Goody, Alfred Wittinghofer and Klaus Gerwert: A phosphoryl transfer intermediate in the GTPase-reaction of Ras in complex with its GTPase-activating protein, In: Proc. Natl. Acad. Sci. USA 103 (38), 13911-13916 (2006), Titelseite: http://www.pnas.org/content/vol103/issue38/cover.shtml

Weitere Informationen

Prof. Dr. Klaus Gerwert, Lehrstuhl für Biophysik der Ruhr-Universität Bochum, 44780 Bochum, ND 04 Nord, Tel: 0234/32-24461, Fax: 0234/32-14238, E-Mail: gerwert@bph.rub.de, Lehrstuhl für Biophysik: http://www.bph.rub.de

Dr. Josef König | idw
Weitere Informationen:
http://www.bph.rub.de
http://www.pnas.org/content/vol103/issue38/cover.shtml

Weitere Berichte zu: Biophysik Protein Ras Ras-Protein Schalter

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Biologischer Lichtsensor in Aktion gefilmt
15.06.2018 | Paul Scherrer Institut (PSI)

nachricht Belohnung fürs Gehirn
15.06.2018 | Max-Planck-Institut für Biologie des Alterns

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: AchemAsia 2019 in Shanghai

Die AchemAsia geht in ihr viertes Jahrzehnt und bricht auf zu neuen Ufern: Das International Expo and Innovation Forum for Sustainable Chemical Production findet vom 21. bis 23. Mai 2019 in Shanghai, China statt. Gleichzeitig erhält die Veranstaltung ein aktuelles Profil: Die elfte Ausgabe fokussiert auf Themen, die für Chinas Prozessindustrie besonders relevant sind, und legt den Schwerpunkt auf Nachhaltigkeit und Innovation.

1989 wurde die AchemAsia als Spin-Off der ACHEMA ins Leben gerufen, um die Bedürfnisse der sich damals noch entwickelnden Iindustrie in China zu erfüllen. Seit...

Im Focus: AchemAsia 2019 will take place in Shanghai

Moving into its fourth decade, AchemAsia is setting out for new horizons: The International Expo and Innovation Forum for Sustainable Chemical Production will take place from 21-23 May 2019 in Shanghai, China. With an updated event profile, the eleventh edition focusses on topics that are especially relevant for the Chinese process industry, putting a strong emphasis on sustainability and innovation.

Founded in 1989 as a spin-off of ACHEMA to cater to the needs of China’s then developing industry, AchemAsia has since grown into a platform where the latest...

Im Focus: Li-Fi erstmals für das industrielle Internet der Dinge getestet

Mit einer Abschlusspräsentation im BMW Werk München wurde das BMBF-geförderte Projekt OWICELLS erfolgreich abgeschlossen. Dabei wurde eine Li-Fi Kommunikation zu einem mobilen Roboter in einer 5x5m² Fertigungszelle demonstriert, der produktionsübliche Vorgänge durchführt (Teile schweißen, umlegen und prüfen). Die robuste, optische Drahtlosübertragung beruht auf räumlicher Diversität, d.h. Daten werden von mehreren LEDs und mehreren Photodioden gleichzeitig gesendet und empfangen. Das System kann Daten mit mehr als 100 Mbit/s und fünf Millisekunden Latenz übertragen.

Moderne Produktionstechniken in der Automobilindustrie müssen flexibler werden, um sich an individuelle Kundenwünsche anpassen zu können. Forscher untersuchen...

Im Focus: First real-time test of Li-Fi utilization for the industrial Internet of Things

The BMBF-funded OWICELLS project was successfully completed with a final presentation at the BMW plant in Munich. The presentation demonstrated a Li-Fi communication with a mobile robot, while the robot carried out usual production processes (welding, moving and testing parts) in a 5x5m² production cell. The robust, optical wireless transmission is based on spatial diversity; in other words, data is sent and received simultaneously by several LEDs and several photodiodes. The system can transmit data at more than 100 Mbit/s and five milliseconds latency.

Modern production technologies in the automobile industry must become more flexible in order to fulfil individual customer requirements.

Im Focus: ALMA entdeckt Trio von Baby-Planeten rund um neugeborenen Stern

Neuartige Technik, um die jüngsten Planeten in unserer Galaxis zu finden

Zwei unabhängige Astronomenteams haben mit ALMA überzeugende Belege dafür gefunden, dass sich drei junge Planeten im Orbit um den Säuglingsstern HD 163296...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Künstliche Intelligenz – Schafft der Mensch seine Arbeit ab?

15.06.2018 | Veranstaltungen

Internationale Konferenz zur Asteroidenforschung in Garching

13.06.2018 | Veranstaltungen

Meteoriteneinschläge und Spektralfarben: HITS bei Explore Science 2018

11.06.2018 | Veranstaltungen

VideoLinks
Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

EMAG auf der AMB: Hochproduktive Lösungen für die vernetzte Automotive-Produktion

15.06.2018 | Messenachrichten

AchemAsia 2019 in Shanghai

15.06.2018 | Messenachrichten

Dem Fettfinger zu Leibe rücken: Neuer Nanolack soll Antifingerprint-Oberflächen schaffen

15.06.2018 | Materialwissenschaften

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics