Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Neue Regeln der Teamarbeit

17.12.2010
Spezielle Proteine schützen unsere Zellen im Körper. Zum ersten Mal gelang es Forschern, diesen Schutzmechanismus bei kleinen Hitzeschockproteinen zu erklären.

Kleine Hitzeschockproteine arbeiten in Teams, sogenannten Oligomeren, die strukturelle Cluster darstellen. Ihre Aufgabe entspricht einem Sicherungssystem. Sie sollen sicherstellen, dass keine für die Zelle negativen Effekte auftreten, wenn Proteine ihre Struktur verlieren. Diese Struktur, der Wissenschaftler spricht auch von Faltung, ändert sich zum Beispiel bei Temperaturschwankungen.

Hartmut Oschkinat und Barth van Rossum vom Leibniz-Institut für Molekulare Pharmakologie (FMP) haben zusammen mit Forschern der Universität von Washington in Seattle (UW) mehrere Methoden kombiniert, um die Struktur eines repräsentativen Clusters des Hitzeschockproteins AlphaB-Kristallin darzustellen. Neben der kernmagnetischen-Resonanzspektroskopie (NMR) arbeiteten sie mit der sogenannten Kleinwinkel-Röntgenbeugung. Die NMR ermöglicht die Messung von Abständen zwischen Atomen, während die Kleinwinkel-Röntgenbeugung die allgemeine Form der Cluster wiedergibt. Das Besondere dabei ist, dass mit NMR Informationen über die Struktur von heterogenen Clustermischungen gewonnen werden konnten, die für die kleinen Hitzeschockproteine charakteristisch sind.

Die Forscher konnten zeigen, dass vor allem Cluster aus 24 einzelnen Proteinen auftreten, die die Form eines kugelförmigen Komplexes bilden, der innen hohl ist. Gleichzeitig konnten sie sehr wichtige Details erkennen, wie die Verbindungen zwischen den einzelnen Teilen des Clusters und die paarweise Anordnung der einzelnen Proteine (Dimer).

Jedes einzelne Proteinmolekül weist eine "Sandwich-Struktur" aus β-Faltblättern auf, die unter Verlängerung der Faltblattstruktur an ein weiteres Molekül binden. Aufgrund der atomaren Auflösung der Struktur konnten die Forscher die Schnittstelle des Dimers darstellen. Außerdem untersuchten sie die strukturellen Konsequenzen von Mutationen, die im menschlichen Körper in einer frühen Phase des grauen Stars auftreten oder zu Herzkrankheiten führen können.

Ziel der strukturellen Untersuchung ist es, die Aktivierung des Hitzeschockproteins zu verstehen.

Diese spielt eine Rolle bei Durchblutungsstörungen, wie sie bei Herzinfarkt oder Schlaganfall auftreten. In solchen Fällen sinkt der pH-Wert in Zellen, was sich auf die Dynamik der Proteincluster auswirkt. Hartmut Oschkinat und Barth van Rossum konnten zeigen, dass in diesem Fall der Zusammenhalt des Clusters verringert wird und die Verbindungstellen zwischen einzelnen Proteinen freiliegen. Das ist die Voraussetzung, damit sie ihre Funktionen ausüben können: aus der Form geratene Proteine zu binden und damit die Zelle zu schützen. Zusammen mit Stefan Jehle (FMP) und Ponni Rajagopal (UW) wurden die Experimente bei verschiedenen pH-Werten durchgeführt. Dabei kam es zur überraschenden Schlussfolgerung, dass sich mit dem pH-Wert die Krümmung der Dimere ändert, und damit vermutlich auch die Stabilität der Cluster.

Diese Untersuchung hat weitreichende Konsequenzen für die Strukturbiologie, denn die Forscher konnten zeigen, dass man Strukturinformationen mit hoher Auflösung an relativ großen Proteinsystemen erhalten kann. Dies eröffnet neue Perspektiven zur Strukturuntersuchung von einer Vielzahl von Systemen, die bislang nicht zugänglich waren, wie zum Beispiel Proteinkomplexe des Zytoskeletts oder Membranproteine.

Das FMP wird diese Methoden im Rahmen seiner Beteiligung an europäischen Infrastrukturnetzwerken (Bio-NMR, INSTRUCT) anderen Forschern zugänglich machen.

Die Kernspinresonanzspektroskopie (NMR) ist eine Methode, mit der die räumliche Struktur von Proteinen bestimmt werden kann. Die Struktur von AlphaB-Kristallin war bislang nur für kleine „Domänen“, einzelne Teile der Aminosäurekette, darstellbar. Mit einer speziellen Technik der NMR-Spektroskopie, bei der die untersuchte Proteinprobe sehr schnell um eine bestimmte Achse in einem Magnetfeld gedreht wird, der sogenannten „Magic-Angle-Spinning-NMR-Spektroskopie“ (MAS-NMR) konnte nun die Struktur des vollständigen Proteins gezeigt werden.

Jehle S, Rajagopal P, Bardiaux B, Markovic S, Kühne R, Stout JR, Higman VA, Klevit RE, van Rossum BJ, Oschkinat H. Solid-state NMR and SAXS studies provide a structural basis for the activation of alphaB-crystallin oligomers. Nat Struct Mol Biol. 2010 Sep;17(9):1037-42.

Kontakt
Leibniz-Institut für Molekulare Pharmakologie
Silke Oßwald, Presse- und Öffentlichkeitsarbeit
Tel. (030) 94 793-104
E-Mail: osswald@fmp-berlin.de

Gesine Wiemer | Forschungsverbund Berlin e.V.
Weitere Informationen:
http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/20802487

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Konventionelle Antibiotika-Therapie ergänzen
24.05.2018 | Goethe-Universität Frankfurt am Main

nachricht Bauchfett produziert Stoff, der Insulinresistenz und Entzündungen begünstigt
24.05.2018 | Deutsches Zentrum für Diabetesforschung

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: Mit Hilfe molekularer Schalter lassen sich künftig neuartige Bauelemente entwickeln

Einem Forscherteam unter Führung von Physikern der Technischen Universität München (TUM) ist es gelungen, spezielle Moleküle mit einer angelegten Spannung zwischen zwei strukturell unterschiedlichen Zuständen hin und her zu schalten. Derartige Nano-Schalter könnten Basis für neuartige Bauelemente sein, die auf Silizium basierende Komponenten durch organische Moleküle ersetzen.

Die Entwicklung neuer elektronischer Technologien fordert eine ständige Verkleinerung funktioneller Komponenten. Physikern der TU München ist es im Rahmen...

Im Focus: Molecular switch will facilitate the development of pioneering electro-optical devices

A research team led by physicists at the Technical University of Munich (TUM) has developed molecular nanoswitches that can be toggled between two structurally different states using an applied voltage. They can serve as the basis for a pioneering class of devices that could replace silicon-based components with organic molecules.

The development of new electronic technologies drives the incessant reduction of functional component sizes. In the context of an international collaborative...

Im Focus: GRACE Follow-On erfolgreich gestartet: Das Satelliten-Tandem dokumentiert den globalen Wandel

Die Satellitenmission GRACE-FO ist gestartet. Am 22. Mai um 21.47 Uhr (MESZ) hoben die beiden Satelliten des GFZ und der NASA an Bord einer Falcon-9-Rakete von der Vandenberg Air Force Base (Kalifornien) ab und wurden in eine polare Umlaufbahn gebracht. Dort nehmen sie in den kommenden Monaten ihre endgültige Position ein. Die NASA meldete 30 Minuten später, dass der Kontakt zu den Satelliten in ihrem Zielorbit erfolgreich hergestellt wurde. GRACE Follow-On wird das Erdschwerefeld und dessen räumliche und zeitliche Variationen sehr genau vermessen. Sie ermöglicht damit präzise Aussagen zum globalen Wandel, insbesondere zu Änderungen im Wasserhaushalt, etwa dem Verlust von Eismassen.

Potsdam, 22. Mai 2018: Die deutsch-amerikanische Satellitenmission GRACE-FO (Gravity Recovery And Climate Experiment Follow On) ist erfolgreich gestartet. Am...

Im Focus: Faserlaser mit einstellbarer Wellenlänge

Faserlaser sind ein effizientes und robustes Werkzeug zum Schweißen und Schneiden von Metallen beispielsweise in der Automobilindustrie. Systeme bei denen die Wellenlänge des Laserlichts flexibel einstellbar ist, sind für spektroskopische Anwendungen und die Medizintechnik interessant. Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler des Leibniz-Instituts für Photonische Technologien (Leibniz-IPHT) haben, im Rahmen des vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) geförderten Projekts „FlexTune“, ein neues Abstimmkonzept realisiert, das erstmals verschiedene Emissionswellenlängen voneinander unabhängig und zeitlich synchron erzeugt.

Faserlaser bieten im Vergleich zu herkömmlichen Lasern eine höhere Strahlqualität und Energieeffizienz. Integriert in einen vollständig faserbasierten...

Im Focus: LZH zeigt Lasermaterialbearbeitung von morgen auf der LASYS 2018

Auf der LASYS 2018 zeigt das Laser Zentrum Hannover e.V. (LZH) vom 5. bis zum 7. Juni Prozesse für die Lasermaterialbearbeitung von morgen in Halle 4 an Stand 4E75. Mit gesprengten Bombenhüllen präsentiert das LZH in Stuttgart zudem erste Ergebnisse aus einem Forschungsprojekt zur zivilen Sicherheit.

Auf der diesjährigen LASYS stellt das LZH lichtbasierte Prozesse wie Schneiden, Schweißen, Abtragen und Strukturieren sowie die additive Fertigung für Metalle,...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Größter Astronomie-Kongress kommt nach Wien

24.05.2018 | Veranstaltungen

22. Business Forum Qualität: Vom Smart Device bis zum Digital Twin

22.05.2018 | Veranstaltungen

48V im Fokus!

21.05.2018 | Veranstaltungen

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

Neuer Ansatz im Kampf gegen Prostatakrebs entdeckt

24.05.2018 | Medizin Gesundheit

Konventionelle Antibiotika-Therapie ergänzen

24.05.2018 | Biowissenschaften Chemie

Vom Stroh zum Energieträger: Eintopf-Rezept für Wasserstoffgewinnung

24.05.2018 | Biowissenschaften Chemie

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