Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Einzelne Proteine bei der Arbeit beobachten

08.12.2016

Forschungsteam stellt neuen Ansatz vor, um Strukturen und Bewegungen komplexer Moleküle zu veranschaulichen

Wissenschaftler der Universität Freiburg und der Technischen Universität München haben am Beispiel des Hitzeschockproteins Hsp90 einen Ansatz entwickelt, der neue Einsichten in die Dynamiken komplexer Moleküle ermöglicht. Hsp90 besteht aus mehreren funktional und strukturell voneinander unabhängigen Abschnitten, so genannten Domänen. Diese interagieren unter anderem mit Regulatoren des Zellstoffwechsels wie etwa dem Protein p53.


Dynamisches Ensemble: Die Grafik zeigt ein Ensemble möglicher Strukturen, die das molekulare Chaperon Hsp90 im offenen Zustand annehmen kann. Die neu entwickelte Methode erlaubt es nicht nur, solch ein Ensemble, sondern auch die Dynamik, also die Zeitskala der Strukturänderungen, zu bestimmen.

Quelle: B. Hellenkamp, F. Kandzia und W. Schürmann

Bislang war es nur möglich, von komplexen Molekülen wie Hsp90 entweder hochaufgelöste statische oder niedrig aufgelöste bewegliche Bilder zu erzeugen. Dem Team ist es nun gelungen, mithilfe von Fluoreszenz hoch aufgelöste bewegte Bilder zu erzeugen, die Hsp90 bei der Arbeit zeigen. Dabei haben die Wissenschaftler herausgefunden, dass Substratproteine die Bewegungen von Hsp90 kontrollieren können. Die Forscher stellen ihre Arbeit in der aktuellen Ausgabe des Fachjournals „Nature Methods“ vor.

„Wir sind überzeugt, dass unsere Methode schon bald ein unverzichtbares Werkzeug der Strukturbiologie zur Analyse von Proteinen sein wird“, sagt Prof. Dr. Thorsten Hugel vom Institut für Physikalische Chemie der Universität Freiburg.

Das molekulare Chaperon Hsp90 steuert viele grundlegende Prozesse in menschlichen Zellen entscheidend. Unter anderem ist es maßgeblich daran beteiligt, dass einfache Aminosäureketten zu funktionierenden Proteinen mit einer definierten Struktur gefaltet werden. Damit Hsp90 seine Aufgaben erfüllen kann, wirken die einzelnen Domänen mit unterschiedlichen Proteinen zusammen.

Hugel und sein Team wollen ein dynamisches Bild dieser Zusammenarbeit von Proteinen in Echtzeit gewinnen. Daher arbeiten sie an der Entwicklung neuer Methoden, die es ihnen ermöglichen, die komplexen, mit hoher Geschwindigkeit ablaufenden Prozesse abzubilden und zu analysieren.

Die bisherige Betrachtungsweise nahm einige wenige Zustände in den Fokus, in denen Hsp90 vorliegen kann – zum Beispiel offen und geschlossen. Die Ergebnisse der Forscher aus Freiburg und München zeigen, dass diese Betrachtung um eine dynamische Sichtweise erweitert werden muss: Ziel ist es, das Ensemble möglicher Strukturen, die das Protein annehmen kann, genauer zu beschreiben und dabei insbesondere die zeitliche Dimension zu berücksichtigen (siehe Abbildung).

Der Europäische Forschungsrat (ERC) fördert Thorsten Hugels Arbeit seit Jahresbeginn mit einem Consolidator Grant von knapp 1,9 Millionen Euro. Außerdem ist der Physikochemiker assoziiertes Mitglied des Exzellenzclusters BIOSS Centre for Biological Signalling Studies der Universität Freiburg.

Originalveröffentlichung:
Björn Hellenkamp, Philipp Wortmann, Florian Kandzia, Martin Zacharias, Thorsten Hugel: Multidomain structure and correlated dynamics determined by self-consistent FRET networks. In: Nature Methods.
doi:10.1038/nmeth.4081 www.nature.com/nmeth/journal/vaop/ncurrent/full/nmeth.4081.html

Artikel in der Universitätszeitung uni’leben über Thorsten Hugels Forschung an HSP90:

www.pr2.uni-freiburg.de/publikationen/unileben/unileben-2016-1/page1.html#/6


Kontakt:
Prof. Dr. Thorsten Hugel
Institut für Physikalische Chemie
Albert-Ludwigs-Universität Freiburg
Tel.: 0761/203-6192
E-Mail: thorsten.hugel@physchem.uni-freiburg.de

Weitere Informationen:

https://www.pr.uni-freiburg.de/pm/2016/pm.2016-12-08.166

Rudolf-Werner Dreier | idw - Informationsdienst Wissenschaft

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Studie entschlüsselt neue Diabetes-Gene
22.01.2018 | Helmholtz Zentrum München - Deutsches Forschungszentrum für Gesundheit und Umwelt

nachricht Forschungsteam schafft neue Möglichkeiten für Medizin und Materialwissenschaft
22.01.2018 | Humboldt-Universität zu Berlin

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: Vollmond-Dreierlei am 31. Januar 2018

Am 31. Januar 2018 fallen zum ersten Mal seit dem 30. Dezember 1982 "Supermond" (ein Vollmond in Erdnähe), "Blutmond" (eine totale Mondfinsternis) und "Blue Moon" (ein zweiter Vollmond im Kalendermonat) zusammen - Beobachter im deutschen Sprachraum verpassen allerdings die sichtbaren Phasen der Mondfinsternis.

Nach den letzten drei Vollmonden am 4. November 2017, 3. Dezember 2017 und 2. Januar 2018 ist auch der bevorstehende Vollmond am 31. Januar 2018 ein...

Im Focus: Maschinelles Lernen im Quantenlabor

Auf dem Weg zum intelligenten Labor präsentieren Physiker der Universitäten Innsbruck und Wien ein lernfähiges Programm, das eigenständig Quantenexperimente entwirft. In ersten Versuchen hat das System selbständig experimentelle Techniken (wieder)entdeckt, die heute in modernen quantenoptischen Labors Standard sind. Dies zeigt, dass Maschinen in Zukunft auch eine kreativ unterstützende Rolle in der Forschung einnehmen könnten.

In unseren Taschen stecken Smartphones, auf den Straßen fahren intelligente Autos, Experimente im Forschungslabor aber werden immer noch ausschließlich von...

Im Focus: Artificial agent designs quantum experiments

On the way to an intelligent laboratory, physicists from Innsbruck and Vienna present an artificial agent that autonomously designs quantum experiments. In initial experiments, the system has independently (re)discovered experimental techniques that are nowadays standard in modern quantum optical laboratories. This shows how machines could play a more creative role in research in the future.

We carry smartphones in our pockets, the streets are dotted with semi-autonomous cars, but in the research laboratory experiments are still being designed by...

Im Focus: Fliegen wird smarter – Kommunikationssystem LYRA im Lufthansa FlyingLab

• Prototypen-Test im Lufthansa FlyingLab
• LYRA Connect ist eine von drei ausgewählten Innovationen
• Bessere Kommunikation zwischen Kabinencrew und Passagieren

Die Zukunft des Fliegens beginnt jetzt: Mehrere Monate haben die Finalisten des Mode- und Technologiewettbewerbs „Telekom Fashion Fusion & Lufthansa FlyingLab“...

Im Focus: Ein Atom dünn: Physiker messen erstmals mechanische Eigenschaften zweidimensionaler Materialien

Die dünnsten heute herstellbaren Materialien haben eine Dicke von einem Atom. Sie zeigen völlig neue Eigenschaften und sind zweidimensional – bisher bekannte Materialien sind dreidimensional aufgebaut. Um sie herstellen und handhaben zu können, liegen sie bislang als Film auf dreidimensionalen Materialien auf. Erstmals ist es Physikern der Universität des Saarlandes um Uwe Hartmann jetzt mit Forschern vom Leibniz-Institut für Neue Materialien gelungen, die mechanischen Eigenschaften von freitragenden Membranen atomar dünner Materialien zu charakterisieren. Die Messungen erfolgten mit dem Rastertunnelmikroskop an Graphen. Ihre Ergebnisse veröffentlichen die Forscher im Fachmagazin Nanoscale.

Zweidimensionale Materialien sind erst seit wenigen Jahren bekannt. Die Wissenschaftler André Geim und Konstantin Novoselov erhielten im Jahr 2010 den...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

Veranstaltungen

15. BF21-Jahrestagung „Mobilität & Kfz-Versicherung im Fokus“

22.01.2018 | Veranstaltungen

Transferkonferenz Digitalisierung und Innovation

22.01.2018 | Veranstaltungen

Kongress Meditation und Wissenschaft

19.01.2018 | Veranstaltungen

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

15. BF21-Jahrestagung „Mobilität & Kfz-Versicherung im Fokus“

22.01.2018 | Veranstaltungsnachrichten

Forschungsteam schafft neue Möglichkeiten für Medizin und Materialwissenschaft

22.01.2018 | Biowissenschaften Chemie

Ein Haus mit zwei Gesichtern

22.01.2018 | Architektur Bauwesen

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