Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Wie sich molekulare Anstandsdamen verhalten – Strukturänderungen des Chaperons BiP entschlüsselt

13.01.2011
Proteine sind die „Arbeitspferde“ der Zelle. Ihre vielfältigen Funktionen können sie aber nur erfüllen, wenn sie in eine jeweils spezifische dreidimensionale Form gefaltet sind. Fehlgefaltete Proteine lagern sich oft ab und führen dann zu schweren Leiden, darunter Alzheimer, Parkinson und Chorea Huntington. Sogenannte Chaperone – eine Art molekularer „Anstandsdamen“ – helfen bereits bei der Proteinsynthese, derartige Defekte zu verhindern.

Ein Forscherteam um Professor Don C. Lamb vom Department für Chemie der Ludwig-Maximilians-Universität (LMU) München und Professor Johannes Buchner von der Technischen Universität München (TUM) ist nun der Frage nachgegangen, welche strukturellen Änderungen das wichtige Chaperon BiP im Detail durchläuft und wie es vom Co-Chaperon ERdJ3 beeinflusst wird, von der Bindung unterschiedlicher Substrate bis zu deren Ablösung. Dabei zeigte sich unter anderem, dass das Molekül aus zwei größeren Domänen besteht, die sich gegenseitig in ihrer Struktur und damit ihrer Funktion beeinflussen. Die Ergebnisse beruhen unter anderem auf hochkomplexen Untersuchungen mit FRET, einer Methode zur Messung von Nanoabständen in und zwischen Molekülen. (Nature Structural & Molecular Biologyonline, 9. Januar 2011)

Die Faltung, der Zusammenbau und die Qualitätskontrolle etwa eines Drittels aller zellulären Proteine finden im sogenannten Endoplasmatischen Retikulum statt. Das Protein BiP, eines der wichtigsten Chaperone in höheren Organismen, spielt bei all diesen Prozessen eine entscheidende Rolle – vermutlich auch beim Abbau von Proteinen. Messungen mit Fluoreszenz-Resonanz-Energie-Transfer (FRET) zeigten in der vorliegenden Studie unter anderem, dass BiP aus zwei größeren Domänen besteht, die sich gegenseitig in ihrer Struktur und damit in ihrer Funktion stark beeinflussen.

Eine dieser Domänen hat eine Art molekularen Deckel. Die Forscher konnten zeigen, dass das Chaperon einen offenen Deckel hatte, wenn es an andere Proteine gebunden war. Ist hingegen nur eine kurze Aminosäurekette an BiP gebunden, ist der Deckel geschlossen. In der Studie handelte es sich dabei um ein kurzes Peptid aus nur sieben Bausteinen. „Das ist so interessant, weil Pharmaunternehmen häufig nur kurze Peptidketten anstatt großer Proteine testen, was die Arbeit erheblich vereinfacht“, sagt Professor Don C. Lamb. „Wir konnten eindeutig nachweisen, dass BiP den Unterschied zwischen einem kurzen Peptid und einem langen ungefalteten Protein unterscheiden kann, obwohl die Interaktion auf derselben Sequenz beruht.“

Wie sich der molekulare Deckel verhält, hängt wiederum stark von einem BiP-Bindungspartner ab, dem Molekül ERdJ3. Dieses Co-Chaperon bindet selbst an BiP und hilft unter anderem bei dessen Interaktion mit Substraten. „Unsere Ergebnisse zeigen, dass ERdJ3 das Chaperon gewissermaßen vorbereitet für die Bindung an das Substrat, sagt Professor Johannes Buchner vom Department für Chemie der TU München. „Tatsächlich interagiert das Co-Chaperon sogar über mehrere Binderegionen direkt mit BiP. Insgesamt deuten unsere Ergebnisse darauf hin, dass eine komplexe, miteinander verzahnte Wechselwirkung zwischen Chaperon, Co-Chaperon und Substrat stattfindet.“ (suwe)

Die Studie wurde unterstützt aus Mitteln der Deutschen Forschungsgemeinschaft (Exzellenzcluster „Nanosystems Initiative Munich“ (NIM) und Center for Integrated Protein Science Munich (CiPSM), International Doctorate Program NanoBioTechnology der LMU, International Graduate School of Science and Engineering (IGSSE) der TUM, SFB 749), dem Fonds der chemischen Industrie und dem LMUInnovativ BioImaging Network.

Publikation:
„Substrate discrimination of the chaperone BiP by autonomous and cochaperone-regulated conformational transitions”,
Moritz Marcinowski, Matthias Höller, Matthias J. Feige, Danae Baerend, Don C. Lamb, Johannes Buchner
Nature Structural & Molecular Biology online, 9. Januar 2011
Doi: 10.1038/nsmb.1970
Ansprechpartner:
Professor Don C. Lamb
Department für Chemie der LMU
Tel.: 089 / 2180 – 77564
E-Mail: d.lamb@lmu.de
Web: www.cup.uni-muenchen.de/pc/lamb/index.html
Professor Johannes Buchner
Department Chemie, Technische Universitat München
Tel: 089 / 2190 13340
E-Mail: Johannes.Buchner@ch.tum.de

Luise Dirscherl | idw
Weitere Informationen:
http://www.tum.de
http://www.cup.uni-muenchen.de/pc/lamb/index.html

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht 'Fix Me Another Marguerite!'
23.06.2017 | Universität Regensburg

nachricht Schimpansen belohnen Gefälligkeiten
23.06.2017 | Max-Planck-Institut für Mathematik in den Naturwissenschaften (MPIMIS)

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: Can we see monkeys from space? Emerging technologies to map biodiversity

An international team of scientists has proposed a new multi-disciplinary approach in which an array of new technologies will allow us to map biodiversity and the risks that wildlife is facing at the scale of whole landscapes. The findings are published in Nature Ecology and Evolution. This international research is led by the Kunming Institute of Zoology from China, University of East Anglia, University of Leicester and the Leibniz Institute for Zoo and Wildlife Research.

Using a combination of satellite and ground data, the team proposes that it is now possible to map biodiversity with an accuracy that has not been previously...

Im Focus: Klima-Satellit: Mit robuster Lasertechnik Methan auf der Spur

Hitzewellen in der Arktis, längere Vegetationsperioden in Europa, schwere Überschwemmungen in Westafrika – mit Hilfe des deutsch-französischen Satelliten MERLIN wollen Wissenschaftler ab 2021 die Emissionen des Treibhausgases Methan auf der Erde erforschen. Möglich macht das ein neues robustes Lasersystem des Fraunhofer-Instituts für Lasertechnologie ILT in Aachen, das eine bisher unerreichte Messgenauigkeit erzielt.

Methan entsteht unter anderem bei Fäulnisprozessen. Es ist 25-mal wirksamer als das klimaschädliche Kohlendioxid, kommt in der Erdatmosphäre aber lange nicht...

Im Focus: Climate satellite: Tracking methane with robust laser technology

Heatwaves in the Arctic, longer periods of vegetation in Europe, severe floods in West Africa – starting in 2021, scientists want to explore the emissions of the greenhouse gas methane with the German-French satellite MERLIN. This is made possible by a new robust laser system of the Fraunhofer Institute for Laser Technology ILT in Aachen, which achieves unprecedented measurement accuracy.

Methane is primarily the result of the decomposition of organic matter. The gas has a 25 times greater warming potential than carbon dioxide, but is not as...

Im Focus: How protons move through a fuel cell

Hydrogen is regarded as the energy source of the future: It is produced with solar power and can be used to generate heat and electricity in fuel cells. Empa researchers have now succeeded in decoding the movement of hydrogen ions in crystals – a key step towards more efficient energy conversion in the hydrogen industry of tomorrow.

As charge carriers, electrons and ions play the leading role in electrochemical energy storage devices and converters such as batteries and fuel cells. Proton...

Im Focus: Die Schweiz in Pole-Position in der neuen ESA-Mission

Die Europäische Weltraumagentur ESA gab heute grünes Licht für die industrielle Produktion von PLATO, der grössten europäischen wissenschaftlichen Mission zu Exoplaneten. Partner dieser Mission sind die Universitäten Bern und Genf.

Die Europäische Weltraumagentur ESA lanciert heute PLATO (PLAnetary Transits and Oscillation of stars), die grösste europäische wissenschaftliche Mission zur...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Von Batterieforschung bis Optoelektronik

23.06.2017 | Veranstaltungen

10. HDT-Tagung: Elektrische Antriebstechnologie für Hybrid- und Elektrofahrzeuge

22.06.2017 | Veranstaltungen

„Fit für die Industrie 4.0“ – Tagung von Hochschule Darmstadt und Schader-Stiftung am 27. Juni

22.06.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Radioaktive Elemente in Cassiopeia A liefern Hinweise auf Neutrinos als Ursache der Supernova-Explosion

23.06.2017 | Physik Astronomie

Dünenökosysteme modellieren

23.06.2017 | Ökologie Umwelt- Naturschutz

Makro-Mikrowelle macht Leichtbau für Luft- und Raumfahrt effizienter

23.06.2017 | Materialwissenschaften