Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Neue Untersuchungsmethode gibt Aufschluss über Proteinentstehung

23.12.2011
Forscherteam der Universität Heidelberg und des Deutschen Krebsforschungszentrums legt Grundstein für die Untersuchung von „Faltungshelfern“

Mit einer neu entwickelten Untersuchungsmethode haben Heidelberger Molekularbiologen neue Erkenntnisse über die Entstehung von Proteinen gewonnen. Die Wissenschaftler um Prof. Dr. Bernd Bukau und Dr. Günter Kramer von der DKFZ-ZMBH-Allianz, einer Forschungsallianz zwischen dem Zentrum für Molekulare Biologie Heidelberg (ZMBH) der Universität und dem Deutschen Krebsforschungszentrum (DKFZ), entwickelten zusammen mit Prof. Dr. Jonathan Weissman von der University of California in San Francisco das „selective ribosome profiling“.

Diese Methode, die für einen speziellen „Faltungshelfer“ (molekulare Chaperone) entwickelt wurde, ermöglicht es, das Protein-Produktionsprofil einer Zelle zu ermitteln und die Beteiligung der Chaperone bei der Faltung neusynthetisierter Proteine zu analysieren. „Diese neuen Erkenntnisse ermöglichen erstmals ein molekulares Verständnis dafür, wie die in kurzer Zeit zu erfüllenden Reifungs- und Faltungsprozesse von neu synthetisierten Proteinen so koordiniert werden, dass die beteiligten Faktoren sich nicht gegenseitig beeinträchtigen“, erklärt Prof. Bukau. Die Ergebnisse wurden in der Fachzeitschrift „Cell“ veröffentlicht.

Proteine werden als lange Ketten aufeinanderfolgender Aminosäuren hergestellt, die eine bestimmte dreidimensionale Struktur annehmen – also sich falten – müssen, damit das Protein funktionsfähig ist. Eine falsche Faltung kann die betroffenen Zellen schädigen und zu neurodegenerativen Erkrankungen wie zum Beispiel Parkinson führen. Um die korrekte Faltung von Proteinen zu gewährleisten, besitzt jede Zelle eine spezielle Klasse von Faktoren, die als molekulare Chaperone bezeichnet werden. Diese stellen sicher, dass die Struktur vorhandener Proteine erhalten bleibt und dass Proteine, die gerade neu hergestellt werden, die richtige Struktur bilden. Wie diese Hilfestellung der Chaperone genau funktioniert, ist allerdings noch unklar.

Mit Hilfe des „selective ribosome profiling“ konnten die Wissenschaftler um Prof. Bukau und Dr. Kramer nun das Protein-Produktionsprofil einer Zelle ermitteln und die Beteiligung des bakteriellen Chaperons Trigger Faktor bei der Faltung neu-synthetisierter Proteine analysieren. Dazu wurden aktive Ribosomen – die Entstehungsorte von Proteinen – isoliert und mit Hilfe von Hochdurchsatz-Sequenzierung ermittelt, welches Protein zu diesem Zeitpunkt hergestellt wird und ob Trigger Faktor dieses Protein in seiner Faltung unterstützt. „Wir konnten zum ersten Mal das komplette Spektrum neu-synthetisierter Proteine identifizieren, das von einem Chaperon bei der Faltung begleitet wird“, erläutert Dr. Kramer.

Es zeigte sich, dass Trigger Faktor mit der Mehrheit der Proteine der Zelle – weit über 1.000 verschiedene Spezies – noch während ihrer Synthese in Kontakt tritt. Dabei bindet Trigger Faktor nicht jede wachsende Aminosäurekette mit gleicher Effizienz, sondern wählt seine Bindepartner hauptsächlich basierend auf deren zukünftigem Bestimmungsort innerhalb der Zelle aus. „Tatsächlich konnte eine neue Klasse von Substraten identifiziert werden, die von Trigger Faktor stärker als alle bisher bekannten Substrate gebunden wird“, erklärt Dr. Kramer. Dabei handelt es sich um Porenproteine der äußeren Zellmembran von Escherichia coli, die hauptsächlich für den Transport von Stoffen durch die Zellhülle verantwortlich sind.

Das „selective ribosome profiling“ ermöglicht zudem eine präzise Bestimmung des Zeitpunkts, an dem das Chaperon an das Ribosom und die wachsende Aminosäurekette bindet. „Entgegen der etablierten Sicht bindet Trigger Faktor nicht sofort an die aus dem Ribosom herauswachsende Aminosäurekette, sondern mit einer deutlichen Verzögerung. Diese verspätete Bindung des wachsenden Proteins schafft wiederum ein Zeitfenster für weitere Faktoren, etwa Enzyme, die ebenfalls wichtige Funktionen bei der Reifung des Proteins übernehmen“, erläutert Prof. Bukau. Die Methode des „selective ribosome profiling“ wurde speziell für das Chaperon Trigger Faktor entwickelt, kann aber leicht auf die Untersuchung anderer Chaperone aus Zellen höherer Organismen bis hin zum Menschen übertragen werden. „Damit ist ein wichtiger Grundstein gelegt für eine detailliertere Untersuchung der Funktion molekularer Chaperone bei der Faltung neusynthetisierter Proteine“, erklärt Prof. Bukau.

Originalpublikation:
E. Oh, A. Becker, A. Sandikci, D. Huber, R. Chaba, F. Gloge, R. Nichols, A. Typas, C. Gross, G. Kramer, J. Weissman, B. Bukau: Selective Ribosome Profiling Reveals the Cotranslational Chaperone Action of Trigger Factor In Vivo. Cell (2011), doi: 10.1016/j.cell.2011.10.044
Kontakt:
Prof. Dr. Bernd Bukau
Zentrum für Molekulare Biologie (ZMBH) und Deutsches Krebsforschungszentrum
Telefon (06221) 54-6795
bukau@zmbh.uni-heidelberg.de
Kommunikation und Marketing
Pressestelle, Telefon (06221) 54-2311
presse@rektorat.uni-heidelberg.de

Marietta Fuhrmann-Koch | idw
Weitere Informationen:
http://www.uni-heidelberg.de

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Designerviren stacheln Immunabwehr gegen Krebszellen an
26.05.2017 | Universität Basel

nachricht Wachstumsmechanismus der Pilze entschlüsselt
26.05.2017 | Karlsruher Institut für Technologie

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: Lässt sich mit Boten-RNA das Immunsystem gegen Staphylococcus aureus scharf schalten?

Staphylococcus aureus ist aufgrund häufiger Resistenzen gegenüber vielen Antibiotika ein gefürchteter Erreger (MRSA) insbesondere bei Krankenhaus-Infektionen. Forscher des Paul-Ehrlich-Instituts haben immunologische Prozesse identifiziert, die eine erfolgreiche körpereigene, gegen den Erreger gerichtete Abwehr verhindern. Die Forscher konnten zeigen, dass sich durch Übertragung von Protein oder Boten-RNA (mRNA, messenger RNA) des Erregers auf Immunzellen die Immunantwort in Richtung einer aktiven Erregerabwehr verschieben lässt. Dies könnte für die Entwicklung eines wirksamen Impfstoffs bedeutsam sein. Darüber berichtet PLOS Pathogens in seiner Online-Ausgabe vom 25.05.2017.

Staphylococcus aureus (S. aureus) ist ein Bakterium, das bei weit über der Hälfte der Erwachsenen Haut und Schleimhäute besiedelt und dabei normalerweise keine...

Im Focus: Can the immune system be boosted against Staphylococcus aureus by delivery of messenger RNA?

Staphylococcus aureus is a feared pathogen (MRSA, multi-resistant S. aureus) due to frequent resistances against many antibiotics, especially in hospital infections. Researchers at the Paul-Ehrlich-Institut have identified immunological processes that prevent a successful immune response directed against the pathogenic agent. The delivery of bacterial proteins with RNA adjuvant or messenger RNA (mRNA) into immune cells allows the re-direction of the immune response towards an active defense against S. aureus. This could be of significant importance for the development of an effective vaccine. PLOS Pathogens has published these research results online on 25 May 2017.

Staphylococcus aureus (S. aureus) is a bacterium that colonizes by far more than half of the skin and the mucosa of adults, usually without causing infections....

Im Focus: Orientierungslauf im Mikrokosmos

Physiker der Universität Würzburg können auf Knopfdruck einzelne Lichtteilchen erzeugen, die einander ähneln wie ein Ei dem anderen. Zwei neue Studien zeigen nun, welches Potenzial diese Methode hat.

Der Quantencomputer beflügelt seit Jahrzehnten die Phantasie der Wissenschaftler: Er beruht auf grundlegend anderen Phänomenen als ein herkömmlicher Rechner....

Im Focus: A quantum walk of photons

Physicists from the University of Würzburg are capable of generating identical looking single light particles at the push of a button. Two new studies now demonstrate the potential this method holds.

The quantum computer has fuelled the imagination of scientists for decades: It is based on fundamentally different phenomena than a conventional computer....

Im Focus: Tumult im trägen Elektronen-Dasein

Ein internationales Team von Physikern hat erstmals das Streuverhalten von Elektronen in einem nichtleitenden Material direkt beobachtet. Ihre Erkenntnisse könnten der Strahlungsmedizin zu Gute kommen.

Elektronen in nichtleitenden Materialien könnte man Trägheit nachsagen. In der Regel bleiben sie an ihren Plätzen, tief im Inneren eines solchen Atomverbunds....

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Meeresschutz im Fokus: Das IASS auf der UN-Ozean-Konferenz in New York vom 5.-9. Juni

24.05.2017 | Veranstaltungen

Diabetes Kongress in Hamburg beginnt heute: Rund 6000 Teilnehmer werden erwartet

24.05.2017 | Veranstaltungen

Wissensbuffet: „All you can eat – and learn”

24.05.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

DFG fördert 15 neue Sonderforschungsbereiche (SFB)

26.05.2017 | Förderungen Preise

Lässt sich mit Boten-RNA das Immunsystem gegen Staphylococcus aureus scharf schalten?

26.05.2017 | Biowissenschaften Chemie

Unglaublich formbar: Lesen lernen krempelt Gehirn selbst bei Erwachsenen tiefgreifend um

26.05.2017 | Gesellschaftswissenschaften