Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Neue Einblicke in die Proteinfaltung in Nanosekunden

21.01.2009
Forscher vom Biozentrum der Universität Basel und von der Technischen Universität München haben eine neue Methode entwickelt, um die Dynamik von Proteinen im Zeitbereich von Milliardstelsekunden zu beobachten.

Diese Messungen im Nanosekundenbereich tragen zum besseren Verständnis der grundlegenden Prozesse der Proteinfaltung bei und eröffnen Einblicke, wie Eiweisse ihre räumliche Struktur finden und ändern. Die Forschungsresultate sind in Online-Ausgabe der "Proceedings of the National Academy of Sciences" veröffentlicht.

Ein Protein besteht aus einer Kette von Aminosäuren, die im Prozess der Proteinfaltung eine bestimmte räumliche Struktur einnehmen müssen, um ihre biologische Funktion zu erfüllen. Läuft bei diesem Prozess etwas falsch, kann es zu einer Anhäufung inaktiver Proteine in der Zelle führen und es können Krankheiten wie Alzheimer, die Creutzfeldt-Jakob Krankheit oder die Parkinsonsche Krankheit entstehen.

Die ursprüngliche Struktur eines Proteins ist flexibel und wechselt zwischen verschiedenen Konformationen hin und her. Da solche Konformationsübergänge für die Proteinfunktion oft unerlässlich sind, ist die Dynamik der Molekülbewegungen von Aminosäureketten von grundlegender Bedeutung für die Faltung und Funktion von Proteinen.

Grundlegenden Konformationsänderungen in Proteinen finden innerhalb von Nanosekunden bis Mikrosekunden statt, aber dieser Zeitbereich war bisher experimentell nur sehr begrenzt zugänglich. Thomas Kiefhaber (jetzt TU München), Beat Fierz und Andreas Reiner vom Biozentrum der Universität Basel haben nun eine Methode entwickelt, die Messungen der Molekülbewegungen mit einer zeitlichen Auflösung von unter einer Nanosekunde ermöglicht. Damit konnte zum ersten Mal der Wechsel zwischen verschiedenen Proteinkonformationen in diesem Zeitbereich experimentell untersucht werden.

Die Forscher wählten für ihre Studie das einfachste und häufigste Proteinstrukturelement als Modellsystem, die alpha-Helix. Aber selbst dieses einfache System wurde aufgrund der hohen Komplexität und Geschwindigkeit der Faltungsreaktionen bis heute nicht genau verstanden. Die Forschungsergebnisse der Arbeitsguppe Kiefhaber ermöglichen nun einen genaueren Einblick in die Dynamik von alpha-Helices. Die Untersuchungen zeigen, dass sich eine Helix nicht als Ganzes faltet oder entfaltet, sondern in vielen verschiedenen Zuständen vorliegt, die schnell ineinander übergehen. Solche lokalen Konformationsänderungen sind ortsabhängig und finden im Zeitbereich von 250 Nano- bis 1,5 Mikrosekunden statt. Dabei ist die Dynamik an den Helix-Enden schneller als in der Mitte. Mittels theoretischer Modelle konnten diese Ergebnisse im Detail verstanden werden. Die in der aktuellen Ausgabe der "Proceedings of the National Academy of Sciences" publizierten Forschungsergebnisse sind von grundlegender Bedeutung für das Verständnis der Funktion, Faltung and Fehlfaltung von Proteinen.

Originalbeitrag
Beat Fierz, Andreas Reiner, and Thomas Kiefhaber
Local conformational dynamics in alpha-helices measured by fast triplet transfer
PNAS, published online before print January 8, 2009 | doi: 10.1073/pnas.0808581106
Weitere Auskünfte
Prof. Dr. Thomas Kiefhaber, Chemistry Department and Munich Center for Integrated Protein Science, Technische Universität München, Lichtenbergstrasse 4, D-85747 Garching. E-Mail: t.kiefhaber@tum.de

Reto Caluori | idw
Weitere Informationen:
http://www.unibas.ch
http://www.pnas.org/content/early/2009/01/08/0808581106

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Neue Einblicke in die Welt der Trypanosomen
16.08.2017 | Julius-Maximilians-Universität Würzburg

nachricht Geographie verrät das Alter von Viren
16.08.2017 | Universität Bern

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: Forscher entwickeln maisförmigen Arzneimittel-Transporter zum Inhalieren

Er sieht aus wie ein Maiskolben, ist winzig wie ein Bakterium und kann einen Wirkstoff direkt in die Lungenzellen liefern: Das zylinderförmige Vehikel für Arzneistoffe, das Pharmazeuten der Universität des Saarlandes entwickelt haben, kann inhaliert werden. Professor Marc Schneider und sein Team machen sich dabei die körpereigene Abwehr zunutze: Makrophagen, die Fresszellen des Immunsystems, fressen den gesundheitlich unbedenklichen „Nano-Mais“ und setzen dabei den in ihm enthaltenen Wirkstoff frei. Bei ihrer Forschung arbeiteten die Pharmazeuten mit Forschern der Medizinischen Fakultät der Saar-Uni, des Leibniz-Instituts für Neue Materialien und der Universität Marburg zusammen Ihre Forschungsergebnisse veröffentlichten die Wissenschaftler in der Fachzeitschrift Advanced Healthcare Materials. DOI: 10.1002/adhm.201700478

Ein Medikament wirkt nur, wenn es dort ankommt, wo es wirken soll. Wird ein Mittel inhaliert, muss der Wirkstoff in der Lunge zuerst die Hindernisse...

Im Focus: Exotische Quantenzustände: Physiker erzeugen erstmals optische „Töpfe" für ein Super-Photon

Physikern der Universität Bonn ist es gelungen, optische Mulden und komplexere Muster zu erzeugen, in die das Licht eines Bose-Einstein-Kondensates fließt. Die Herstellung solch sehr verlustarmer Strukturen für Licht ist eine Voraussetzung für komplexe Schaltkreise für Licht, beispielsweise für die Quanteninformationsverarbeitung einer neuen Computergeneration. Die Wissenschaftler stellen nun ihre Ergebnisse im Fachjournal „Nature Photonics“ vor.

Lichtteilchen (Photonen) kommen als winzige, unteilbare Portionen vor. Viele Tausend dieser Licht-Portionen lassen sich zu einem einzigen Super-Photon...

Im Focus: Exotic quantum states made from light: Physicists create optical “wells” for a super-photon

Physicists at the University of Bonn have managed to create optical hollows and more complex patterns into which the light of a Bose-Einstein condensate flows. The creation of such highly low-loss structures for light is a prerequisite for complex light circuits, such as for quantum information processing for a new generation of computers. The researchers are now presenting their results in the journal Nature Photonics.

Light particles (photons) occur as tiny, indivisible portions. Many thousands of these light portions can be merged to form a single super-photon if they are...

Im Focus: Wissenschaftler beleuchten den „anderen Hochtemperatur-Supraleiter“

Eine von Wissenschaftlern des Max-Planck-Instituts für Struktur und Dynamik der Materie (MPSD) geleitete Studie zeigt, dass Supraleitung und Ladungsdichtewellen in Verbindungen der wenig untersuchten Familie der Bismutate koexistieren können.

Diese Beobachtung eröffnet neue Perspektiven für ein vertieftes Verständnis des Phänomens der Hochtemperatur-Supraleitung, ein Thema, welches die Forschung der...

Im Focus: Tests der Quantenmechanik mit massiven Teilchen

Quantenmechanische Teilchen können sich wie Wellen verhalten und mehrere Wege gleichzeitig nehmen, um an ihr Ziel zu gelangen. Dieses Prinzip basiert auf Borns Regel, einem Grundpfeiler der Quantenmechanik; eine mögliche Abweichung hätte weitreichende Folgen und könnte ein Indikator für neue Phänomene in der Physik sein. WissenschafterInnen der Universität Wien und Tel Aviv haben nun diese Regel explizit mit Materiewellen überprüft, indem sie massive Teilchen an einer Kombination aus Einzel-, Doppel- und Dreifachspalten interferierten. Die Analyse bestätigt den Formalismus der etablierten Quantenmechanik und wurde im Journal "Science Advances" publiziert.

Die Quantenmechanik beschreibt sehr erfolgreich das Verhalten von Partikeln auf den kleinsten Masse- und Längenskalen. Die offensichtliche Unvereinbarkeit...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Eröffnung der INC.worX-Erlebniswelt während der Technologie- und Innovationsmanagement-Tagung 2017

16.08.2017 | Veranstaltungen

Sensibilisierungskampagne zu Pilzinfektionen

15.08.2017 | Veranstaltungen

Anbausysteme im Wandel: Europäische Ackerbaubetriebe müssen sich anpassen

15.08.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Neue Einblicke in die Welt der Trypanosomen

16.08.2017 | Biowissenschaften Chemie

Maschinensteuerung an Anwender: Intelligentes System für mobile Endgeräte in der Fertigung

16.08.2017 | Informationstechnologie

Komfortable Software für die Genomanalyse

16.08.2017 | Informationstechnologie