Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Molekulare Schere bietet neue Perspektive für Alzheimertherapie

04.10.2012
Ein internationales Forschungsteam unter Leitung des Spanischen Forschungsrates (CSIC) sowie Forscherinnen und Forschern der Christian-Albrechts-Universität zu Kiel (CAU) hat die atomare Struktur des menschlichen Enzyms Meprin β (beta) entschlüsselt.
Es handelt sich um eine so genannte Peptidase, die in Zusammenhang mit Entzündungskrankheiten, Krebs und der Alzheimer-Krankheit steht und an Prozessen wie Zellteilung und Zellausdifferenzierung beteiligt ist. Die neuen Erkenntnisse über Struktur und Funktion des Enzyms ermöglichen die Entwicklung von Wirkstoffen einer neuen Art gegen diese Krankheiten.

Die Studie wurde in der aktuellen Ausgabe des Fachjournals „Proceedings of the National Academy of Sciences” veröffentlicht. „Jetzt, wo wir wissen, wie Meprin β aussieht, wie es funktioniert und wie es mit den Krankheiten zusammenhängt, können wir gezielt nach Substanzen suchen, die seine Aktivität unterbinden, wenn diese schädlich wirkt“, erläutert Professor Xavier Gomis-Rüth, Wissenschaftler am Molekularbiologischen Institut des CSIC in Barcelona und Leiter des Projektes.
Meprin β ist ein Enzym, das im Organismus in der äußeren Wand von Zellen vorkommt. Seine normale Funktion ist es, bestimmte Eiweiße – zum Beispiel Wachstumsfaktoren – die ebenfalls in der Zellwand verankert sind, abzuschneiden. Auf diese Weise entlässt das Meprin β Eiweißfragmente in die Umgebung der Zelle. Dies ist ein vollkommen normaler, natürlicher Prozess – solange er mit einer nicht zu hohen und nicht zu niedrigen Intensität abläuft. Allerdings kann das Enzym unter bestimmten Umständen anormal wirken und zum Beispiel zu viele Eiweißfragmente freisetzen. Das kann dann zu einer Überfunktion der Proteinfragmente führen und damit zu Stoffwechselstörungen im menschlichen Körper. Solche Störungen treten üblicherweise in Zusammenhang mit Entzündungen, Krebs oder Alzheimer auf.

In ihrer Studie haben die Forscherinnen und Forscher nun herausgefunden, dass Meprin β aus zwei identischen Molekülen mit einer Furche in der Mitte besteht, eine sogenannte dimere Struktur. „Wir haben festgestellt, dass die Furche im Enzym sozusagen die Schere des Meprin β ist, also die Stelle, an der das Schneiden der Eiweiße passiert“, erklärt Professor Christoph Becker-Pauly vom Institut für Biochemie der CAU und Teilprojektleiter im Kieler Sonderforschungsbereich 877 „Proteolyse als regulatorisches Element in der Pathophysiologie“. Molekularbiologe Gomis-Rüth verweist auf die nächsten Forschungsziele: „Jetzt müssen wir Substanzen finden, die genau in die Furche passen und das Enzym bei Bedarf blocken können.“ Eine solche Substanz könnte der Schlüssel zu neuen Therapeutika gegen Entzündungskrankheiten, Krebs oder Alzheimer sein.

Die Forschungsarbeiten wurden gemeinsam mit dem Max-Planck-Institut für Biochemie und der Johannes Gutenberg-Universität Mainz sowie der Universität Bern durchgeführt.

Hintergrundinformationen

Wissenschaftlich gehört Meprin β zur Gruppe der Metalloproteasen. „Es ist in Bezug auf Struktur und Funktionsweise einzigartig unter den extrazellulären proteolytischen Enzymen. Mithilfe proteomischer Techniken konnten wir kürzlich in einer anderen Studie das Amyloid Precursor Protein (APP) als Substrat identifizieren. Es wurde deutlich, dass Meprin β Peptide freisetzen kann, welche Amyloid-Plaques bilden. Man geht davon aus, dass solche Plaques den ersten Schritt bei der Entstehung von Alzheimer darstellen“, ergänzt Becker-Pauly.

Weiterhin erklärt Becker-Pauly die methodische Herangehensweise: „Um die Struktur des menschlichen Enzyms gemeinsam mit Xavier Gomis-Rüth zu entschlüsseln, haben wir Insektenzellen für die Vervielfältigung der Moleküle genutzt. Die Kenntnisse der Enzymstruktur nutzen wir nicht nur, um die genauen Mechanismen der APP-Spaltung zu untersuchen, sondern auch um spezielle Hemmstoffe zu designen, die gegen neurodegenerative Krankheiten eingesetzt werden können.“

Originalpublikation:
Joan L. Arolas, C. Broder, T. Jefferson, T. Guevara, E. E. Sterchi, W. Bode, W. Stöcker, C. Becker-Pauly, and F. X. Gomis-Rüth (2012): Structural basis for the sheddase function of human meprin β metalloproteinase at the plasma membrane. PNAS, 109 (40), pp. 16131-16136, doi: 10.1073/pnas.1211076109, http://www.pnas.org/content/early/2012/09/11/1211076109.abstract

Weitere Informationen:
Webseite des Sonderforschungsbereiches 877: http://www.uni-kiel.de/Biochemie/sfb877/index.html
Link zur vorhergehenden Studie über APP-Spaltung: http://www.jbc.org/content/early/2012/08/09/jbc.M112.395608.long

Das folgende Bild steht zum Download bereit:
http://www.uni-kiel.de/download/pm/2012/2012-278-1.png
Bildunterschrift: Das Enzym Meprin β findet sich in der Zellwand (aufgereihte weiße Kreise). Das Enzym bindet mit seiner aktiven Furche (hellblau) an Eiweiße (rot), um diese zu spalten. Konzeptdarstellung.
Bild & Copyright: Christoph Becker-Pauly & Xavier Gomis-Rüth

Kontakt:
Prof. Xavier Gomis-Rüth
Molekularbiologisches Institut, Barcelona, CSIC
Tel: ++34/ 934 020 186
E-mail: fxgr@ibmb.csic.es

Prof. Christoph Becker-Pauly
Institut für Biochemie, CAU
Tel: ++49/ 431/ 880-7118
E-Mail: cbeckerpauly@biochem.uni-kiel.de

Dr. Boris Pawlowski | idw
Weitere Informationen:
http://www.uni-kiel.de/aktuell/pm/2012/2012-278-meprin.shtml

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Wirt oder Gast? Proteomik gibt neue Aufschlüsse über Reaktion von Rifforganismen auf Umweltstress
23.02.2018 | Leibniz-Zentrum für Marine Tropenforschung (ZMT)

nachricht Wie Zellen unterschiedlich auf Stress reagieren
23.02.2018 | Max-Planck-Institut für molekulare Genetik

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: Vorstoß ins Innere der Atome

Mit Hilfe einer neuen Lasertechnologie haben es Physiker vom Labor für Attosekundenphysik der LMU und des MPQ geschafft, Attosekunden-Lichtblitze mit hoher Intensität und Photonenenergie zu produzieren. Damit konnten sie erstmals die Interaktion mehrere Photonen in einem Attosekundenpuls mit Elektronen aus einer inneren atomaren Schale beobachten konnten.

Wer die ultraschnelle Bewegung von Elektronen in inneren atomaren Schalen beobachten möchte, der benötigt ultrakurze und intensive Lichtblitze bei genügend...

Im Focus: Attoseconds break into atomic interior

A newly developed laser technology has enabled physicists in the Laboratory for Attosecond Physics (jointly run by LMU Munich and the Max Planck Institute of Quantum Optics) to generate attosecond bursts of high-energy photons of unprecedented intensity. This has made it possible to observe the interaction of multiple photons in a single such pulse with electrons in the inner orbital shell of an atom.

In order to observe the ultrafast electron motion in the inner shells of atoms with short light pulses, the pulses must not only be ultrashort, but very...

Im Focus: Good vibrations feel the force

Eine Gruppe von Forschern um Andrea Cavalleri am Max-Planck-Institut für Struktur und Dynamik der Materie (MPSD) in Hamburg hat eine Methode demonstriert, die es erlaubt die interatomaren Kräfte eines Festkörpers detailliert auszumessen. Ihr Artikel Probing the Interatomic Potential of Solids by Strong-Field Nonlinear Phononics, nun online in Nature veröffentlich, erläutert, wie Terahertz-Laserpulse die Atome eines Festkörpers zu extrem hohen Auslenkungen treiben können.

Die zeitaufgelöste Messung der sehr unkonventionellen atomaren Bewegungen, die einer Anregung mit extrem starken Lichtpulsen folgen, ermöglichte es der...

Im Focus: Good vibrations feel the force

A group of researchers led by Andrea Cavalleri at the Max Planck Institute for Structure and Dynamics of Matter (MPSD) in Hamburg has demonstrated a new method enabling precise measurements of the interatomic forces that hold crystalline solids together. The paper Probing the Interatomic Potential of Solids by Strong-Field Nonlinear Phononics, published online in Nature, explains how a terahertz-frequency laser pulse can drive very large deformations of the crystal.

By measuring the highly unusual atomic trajectories under extreme electromagnetic transients, the MPSD group could reconstruct how rigid the atomic bonds are...

Im Focus: Verlässliche Quantencomputer entwickeln

Internationalem Forschungsteam gelingt wichtiger Schritt auf dem Weg zur Lösung von Zertifizierungsproblemen

Quantencomputer sollen künftig algorithmische Probleme lösen, die selbst die größten klassischen Superrechner überfordern. Doch wie lässt sich prüfen, dass der...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Von festen Körpern und Philosophen

23.02.2018 | Veranstaltungen

Spannungsfeld Elektromobilität

23.02.2018 | Veranstaltungen

DFG unterstützt Kongresse und Tagungen - April 2018

21.02.2018 | Veranstaltungen

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

Vorstoß ins Innere der Atome

23.02.2018 | Physik Astronomie

Wirt oder Gast? Proteomik gibt neue Aufschlüsse über Reaktion von Rifforganismen auf Umweltstress

23.02.2018 | Biowissenschaften Chemie

Wie Zellen unterschiedlich auf Stress reagieren

23.02.2018 | Biowissenschaften Chemie

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