Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Membranprotein in Bern erstmals entschlüsselt

26.08.2015

Dreidimensionale (3D) Atommodelle von Proteinen sind wichtig, um deren Funktion zu verstehen. Dies ermöglicht unter anderem die Entwicklung neuer Therapieansätze für Krankheiten. Berner Strukturbiologen ist es nun gelungen, die Struktur eines wichtigen Membranproteins zu entschlüsseln – dies gelingt relativ selten und ist eine Premiere in Bern.

Membranproteine befinden sich in den Wänden der Zellen, den Zellmembranen, und nehmen im menschlichen Körper lebenswichtige Funktionen wahr. Zu ihnen gehören die Transportproteine, die als eine Art «Türsteher» agieren, indem sie zum Beispiel Nährstoffe in die Zellen hinein- und Abfallprodukte aus den Zellen herauslassen.


3D-Modell des Peptidtransporters «YePEPT» aus dem Bakterium Yersinia enterocolitica mit 14 Domänen, die durch die Zellmembran gehen: Zwei ähnliche «Bündel» (rot/blau) mit einer Verbindung (gold).

Grafik: Dimitrios Fotiadis

Zahlreiche Transportproteine spielen bei menschlichen Krankheiten wie Krebs, Diabetes oder Depressionen Schlüsselrollen. Eine wichtige Klasse der Transportproteine bilden die Peptidtransporter der Darmzellen. Sie führen Abbauprodukte von Proteinen aus der Nahrung (Peptide) aus dem Darm durch die Zellmembranen in die Zellen hinein.

Der genaue Transportmechanismus ist aber noch weitgehend unerforscht, ebenso wie Peptide von den Transportern erkannt und «durchgeschleust» werden. Um dies klären zu können, sind atomare Modelle – und somit die Entschlüsselung der Struktur solcher «Türsteher» bei hoher Auflösung – von fundamentaler Bedeutung.

Strukturbiologen des Instituts für Biochemie und Molekulare Medizin der Universität Bern ist es nun gelungen, die hochaufgelöste Struktur eines Peptidtransporters zu entschlüsseln. So konnten wichtige offene Fragen zur molekularen Peptiderkennung beantwortet werden. Zudem sind die präsentierten strukturellen und funktionellen Erkenntnisse wertvoll für die Entwicklung von Arzneistoffen, zum Beispiel sogenannte «Prodrugs», die im Darm vereinfacht aufgenommen werden. Die Studie ist im Fachjournal «BioMed Central Biology» erschienen.

Grosse Herausforderung

Membranproteine sind komplexer als gewöhnliche Proteine, da sie sowohl wasser- wie auch fettliebende Bereiche besitzen. Diese chemische Eigenschaft ermöglicht ihre Verankerung in Membranen, macht sie aber biochemisch schwierig zu handhaben.

«Die Erforschung der 3D-Struktur von Membranproteinen ist extrem anspruchsvoll und stellt in der Strukturbiologie eine grosse Herausforderung dar», sagt Dimitrios Fotiadis vom Institut für Biochemie und Molekulare Medizin der Universität Bern und vom Nationalen Forschungsschwerpunkt (NFS) «TransCure». So wurde der Nobelpreis für Chemie 1988 Forschern für die Bestimmung der ersten hochaufgelösten Membranprotein-Struktur verliehen. Es folgten zwei weitere Nobelpreise für Chemie in den Jahren 2003 und 2012 für die Struktur und Funktion von Membranproteinen.

Das Forscherteam rund um Dimitrios Fotiadis hat die Struktur eines bakteriellen Peptidtransporters, der mit den menschlichen Transportern verwandt ist, entschlüsselt. Das Atommodell des Peptidtransporters konnte mittels Röntgenkristallographie bestimmt werden. Dafür müssen Proteine kristallisiert werden, was besonders bei Membranproteinkristallen sehr schwierig sein kann.

«Wir freuen uns sehr über diesen Erfolg», sagt Fotiadis. «Er zeigt, dass die Berner Strukturbiologie und der NFS TransCure auf internationaler Ebene beitragen, offene Fragen zu Transportproteinen zu klären und dadurch auch neue Therapieansätze für weitverbreitete Krankheiten zu ermöglichen.»

Angaben zur Publikation:

Rajendra Boggavarapu, Jean-Marc Jeckelmann, Daniel Harder, Zöhre Ucurum, and Dimitrios Fotiadis: Role of electrostatic interactions for ligand recognition and specificity of peptide transporters, 6. August 2015, BMC Biol., doi/10.1186/s12915-015-0167-8.

Weitere Informationen:

http://www.kommunikation.unibe.ch/content/medien/medienmitteilungen/news/2015/me...

Nathalie Matter | idw - Informationsdienst Wissenschaft

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Symbiose-Bakterien: Vom blinden Passagier zum Leibwächter des Wollkäfers
28.04.2017 | Johannes Gutenberg-Universität Mainz

nachricht Forschungsteam entdeckt Mechanismus zur Aktivierung der Reproduktion bei Pflanzen
28.04.2017 | Universität Hamburg

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: TU Chemnitz präsentiert weltweit einzigartige Pilotanlage für nachhaltigen Leichtbau

Wickelprinzip umgekehrt: Orbitalwickeltechnologie soll neue Maßstäbe in der großserientauglichen Fertigung komplexer Strukturbauteile setzen

Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter des Bundesexzellenzclusters „Technologiefusion für multifunktionale Leichtbaustrukturen" (MERGE) und des Instituts für...

Im Focus: Smart Wireless Solutions: EU-Großprojekt „DEWI“ liefert Innovationen für eine drahtlose Zukunft

58 europäische Industrie- und Forschungspartner aus 11 Ländern forschten unter der Leitung des VIRTUAL VEHICLE drei Jahre lang, um Europas führende Position im Bereich Embedded Systems und dem Internet of Things zu stärken. Die Ergebnisse von DEWI (Dependable Embedded Wireless Infrastructure) wurden heute in Graz präsentiert. Zu sehen war eine Fülle verschiedenster Anwendungen drahtloser Sensornetzwerke und drahtloser Kommunikation – von einer Forschungsrakete über Demonstratoren zur Gebäude-, Fahrzeug- oder Eisenbahntechnik bis hin zu einem voll vernetzten LKW.

Was vor wenigen Jahren noch nach Science-Fiction geklungen hätte, ist in seinem Ansatz bereits Wirklichkeit und wird in Zukunft selbstverständlicher Teil...

Im Focus: Weltweit einzigartiger Windkanal im Leipziger Wolkenlabor hat Betrieb aufgenommen

Am Leibniz-Institut für Troposphärenforschung (TROPOS) ist am Dienstag eine weltweit einzigartige Anlage in Betrieb genommen worden, mit der die Einflüsse von Turbulenzen auf Wolkenprozesse unter präzise einstellbaren Versuchsbedingungen untersucht werden können. Der neue Windkanal ist Teil des Leipziger Wolkenlabors, in dem seit 2006 verschiedenste Wolkenprozesse simuliert werden. Unter Laborbedingungen wurden z.B. das Entstehen und Gefrieren von Wolken nachgestellt. Wie stark Luftverwirbelungen diese Prozesse beeinflussen, konnte bisher noch nicht untersucht werden. Deshalb entstand in den letzten Jahren eine ergänzende Anlage für rund eine Million Euro.

Die von dieser Anlage zu erwarteten neuen Erkenntnisse sind wichtig für das Verständnis von Wetter und Klima, wie etwa die Bildung von Niederschlag und die...

Im Focus: Nanoskopie auf dem Chip: Mikroskopie in HD-Qualität

Neue Erfindung der Universitäten Bielefeld und Tromsø (Norwegen)

Physiker der Universität Bielefeld und der norwegischen Universität Tromsø haben einen Chip entwickelt, der super-auflösende Lichtmikroskopie, auch...

Im Focus: Löschbare Tinte für den 3-D-Druck

Im 3-D-Druckverfahren durch Direktes Laserschreiben können Mikrometer-große Strukturen mit genau definierten Eigenschaften geschrieben werden. Forscher des Karlsruher Institus für Technologie (KIT) haben ein Verfahren entwickelt, durch das sich die 3-D-Tinte für die Drucker wieder ‚wegwischen‘ lässt. Die bis zu hundert Nanometer kleinen Strukturen lassen sich dadurch wiederholt auflösen und neu schreiben - ein Nanometer entspricht einem millionstel Millimeter. Die Entwicklung eröffnet der 3-D-Fertigungstechnik vielfältige neue Anwendungen, zum Beispiel in der Biologie oder Materialentwicklung.

Beim Direkten Laserschreiben erzeugt ein computergesteuerter, fokussierter Laserstrahl in einem Fotolack wie ein Stift die Struktur. „Eine Tinte zu entwickeln,...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Internationaler Tag der Immunologie - 29. April 2017

28.04.2017 | Veranstaltungen

Kampf gegen multiresistente Tuberkulose – InfectoGnostics trifft MYCO-NET²-Partner in Peru

28.04.2017 | Veranstaltungen

123. Internistenkongress: Traumata, Sprachbarrieren, Infektionen und Bürokratie – Herausforderungen

27.04.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Über zwei Millionen für bessere Bordnetze

28.04.2017 | Förderungen Preise

Symbiose-Bakterien: Vom blinden Passagier zum Leibwächter des Wollkäfers

28.04.2017 | Biowissenschaften Chemie

Wie Pflanzen ihre Zucker leitenden Gewebe bilden

28.04.2017 | Biowissenschaften Chemie