Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Parkinson auf der Spur

21.03.2017

Konstanzer Chemiker weisen Folgen von punktuellen Mutationen des Proteins Alpha-Synuclein nach

Um Krankheiten wie Parkinson bekämpfen zu können, müssen ihre molekularen Ursachen verstanden sein. Chemikern der Universität Konstanz um Prof. Dr. Malte Drescher gelang es jüngst, die Konsequenzen zu analysieren, die von einer punktuellen Mutation des Proteins Alpha-Synuclein ausgehen – einem Protein, das eng mit der Parkinson-Krankheit verknüpft ist.


Anbindung des Proteins Alpha-Synuclein (gelb) an Lipid-Membranen (blau). Um den Einfluss einer punktuellen Mutation der 30. Aminosäure (A30P) von Alpha-Synuclein zu untersuchen, brachte Malte Dreschers Forschungsgruppe magnetische Sonden (siehe nummerierte Kreise) an das Protein an.


Prof. Dr. Malte Drescher ist Professor für Spektroskopie komplexer Systeme an der Universität Konstanz.

In einer aufwändigen Versuchsreihe analysierten sie, welche Folgen die Änderung einer einzigen Aminosäure des Proteins hat. Die Physikochemiker konnten nachweisen, wie diese winzige Veränderung die Anbindung von Alpha-Synuclein an Membranen stört.

„Wir hoffen, dass die Erkenntnis der punktuell gestörten Membranbindung hilft, die Entstehung von Parkinson auf molekularer Ebene zu verstehen. Letztlich wird das ermöglichen, therapeutische Strategien zu entwickeln“, schildert Julia Cattani, die als Doktorandin maßgeblich an dem Forschungserfolg beteiligt war. Die Forschungsergebnisse wurden von der renommierten Fachzeitschrift Journal of the American Chemical Society in der Online-Ausgabe vom 16. März 2017 veröffentlicht; eine Print-Publikation folgt.

Das menschliche Gehirn enthält große Mengen des kleinen Proteins Alpha-Synuclein. Seine exakte biologische Funktion ist noch unbekannt, allerdings ist es eng mit der Parkinson-Krankheit verknüpft: Bei Parkinson-Patienten „verklumpt“ das Protein in den Nervenzellen. Alpha-Synuclein besteht aus einer Kette von 140 Aminosäuren.

In seltenen Fällen kann die Parkinson-Krankheit vererbt werden, in diesen Fällen ist bei den Betroffenen einer dieser 140 Bausteine ausgetauscht. Malte Drescher und seine Arbeitsgruppe am Fachbereich Chemie der Universität Konstanz haben nun herausgefunden, welchen Einfluss diese punktuellen Änderungen in der Proteinsequenz auf das Verhalten von Alpha-Synuclein haben. „Wir können zeigen, dass die Punktmutationen lokal die Membranbindung von Alpha-Synuclein stören“, sagt Malte Drescher.

Um dem Einfluss der punktuellen Mutationen auf die Spur zu kommen, brachten die Konstanzer Chemikerinnen Dr. Marta Robotta und Julia Cattani winzige magnetische Sondenmoleküle an verschiedenen Stellen des Proteins Alpha-Synuclein an. Mit Hilfe der Elektronenparamagnetischen Resonanzspektroskopie – einem Verfahren, das methodisch an die aus der Medizin bekannte Kernspintomographie angelehnt ist – konnten die Forscherinnen die Rotation dieser Nanomagnete messen.

An jeder Stelle, an der Alpha-Synuclein an eine Membran bindet, verlangsamt sich die Rotation. Auf diese Weise konnte punktgenau ermittelt werden, wann und wo eine Anbindung an Membranen stattfindet – und wann nicht. Für den Fall der ausgetauschten Aminosäure stellten die Konstanzer Biochemiker eine Hemmung der Membranbindung von Alpha-Synuclein fest – ein wichtiges Indiz für die molekularen Zusammenhänge hinter der Parkinson-Krankheit.

„Der Aufwand war riesig. Wir haben über 200 spektroskopische Experimente durchgeführt, deren Ergebnisse wir durch einen speziell entwickelten Simulationsalgorithmus mit unseren Modellen verglichen haben.

Aber das Ergebnis entschädigt für die Mühen“, so Julia Cattani. Projektleiter Malte Drescher sieht neben dem großen Engagement seiner Mitarbeiterinnen vor allem das Umfeld des Sonderforschungsbereichs (SFB) 969 „Chemische und biologische Prinzipien der zellulären Proteostase“, in dessen Rahmen das Projekt gefördert wurde, als wichtige Voraussetzung für die gelungene Forschungsarbeit: „Die interdisziplinäre Vernetzung und die Diskussionen mit den Kollegen haben uns bei vielen Problemen, die es zu lösen galt, weitergeholfen“, unterstreicht Malte Drescher.

Faktenübersicht:
• Beteiligte Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler: Prof. Dr. Malte Drescher, Professor für Spektroskopie komplexer Systeme am Fachbereich Chemie;
seine Mitarbeiterinnen Marta Robotta, Julia Cattani und Juliana Cristina Martins
sowie Gastprofessor Prof. Dr. Vinod Subramaniam, Rektor der Freien Universität Amsterdam
• Gefördert durch: Sonderforschungsbereich (SFB) 969 „Chemische und biologische Prinzipien der zellulären Proteostase“ der Universität Konstanz

Originalveröffentlichung:
Marta Robotta, Julia Cattani, Juliana Cristina Martins, Vinod Subramaniam, and Malte Drescher, Alpha-Synuclein disease mutations are structurally defective and locally affect membrane binding. J. Am. Chem. Soc., Just Accepted Manuscript
DOI: 10.1021/jacs.6b05335

Online publiziert unter: http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/jacs.6b05335


Kontakt:
Universität Konstanz
Kommunikation und Marketing
Telefon: 07531 88-3603
E-Mail: kum@uni-konstanz.de

Julia Wandt | idw - Informationsdienst Wissenschaft

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Bakterieller Untermieter macht Blattnahrung für Käfer verdaulich
17.11.2017 | Max-Planck-Institut für chemische Ökologie

nachricht Neues Werkzeug für gezielten Proteinabbau
17.11.2017 | Max-Planck-Institut für biophysikalische Chemie

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: Ultrakalte chemische Prozesse: Physikern gelingt beispiellose Vermessung auf Quantenniveau

Wissenschaftler um den Ulmer Physikprofessor Johannes Hecker Denschlag haben chemische Prozesse mit einer beispiellosen Auflösung auf Quantenniveau vermessen. Bei ihrer wissenschaftlichen Arbeit kombinierten die Forscher Theorie und Experiment und können so erstmals die Produktzustandsverteilung über alle Quantenzustände hinweg - unmittelbar nach der Molekülbildung - nachvollziehen. Die Forscher haben ihre Erkenntnisse in der renommierten Fachzeitschrift "Science" publiziert. Durch die Ergebnisse wird ein tieferes Verständnis zunehmend komplexer chemischer Reaktionen möglich, das zukünftig genutzt werden kann, um Reaktionsprozesse auf Quantenniveau zu steuern.

Einer deutsch-amerikanischen Forschergruppe ist es gelungen, chemische Prozesse mit einer nie dagewesenen Auflösung auf Quantenniveau zu vermessen. Dadurch...

Im Focus: Leoniden 2017: Sternschnuppen im Anflug?

Gemeinsame Pressemitteilung der Vereinigung der Sternfreunde und des Hauses der Astronomie in Heidelberg

Die Sternschnuppen der Leoniden sind in diesem Jahr gut zu beobachten, da kein Mondlicht stört. Experten sagen für die Nächte vom 16. auf den 17. und vom 17....

Im Focus: «Kosmische Schlange» lässt die Struktur von fernen Galaxien erkennen

Die Entstehung von Sternen in fernen Galaxien ist noch weitgehend unerforscht. Astronomen der Universität Genf konnten nun erstmals ein sechs Milliarden Lichtjahre entferntes Sternensystem genauer beobachten – und damit frühere Simulationen der Universität Zürich stützen. Ein spezieller Effekt ermöglicht mehrfach reflektierte Bilder, die sich wie eine Schlange durch den Kosmos ziehen.

Heute wissen Astronomen ziemlich genau, wie sich Sterne in der jüngsten kosmischen Vergangenheit gebildet haben. Aber gelten diese Gesetzmässigkeiten auch für...

Im Focus: A “cosmic snake” reveals the structure of remote galaxies

The formation of stars in distant galaxies is still largely unexplored. For the first time, astron-omers at the University of Geneva have now been able to closely observe a star system six billion light-years away. In doing so, they are confirming earlier simulations made by the University of Zurich. One special effect is made possible by the multiple reflections of images that run through the cosmos like a snake.

Today, astronomers have a pretty accurate idea of how stars were formed in the recent cosmic past. But do these laws also apply to older galaxies? For around a...

Im Focus: Pflanzenvielfalt von Wäldern aus der Luft abbilden

Produktivität und Stabilität von Waldökosystemen hängen stark von der funktionalen Vielfalt der Pflanzengemeinschaften ab. UZH-Forschenden gelang es, die Pflanzenvielfalt von Wäldern durch Fernerkundung mit Flugzeugen in verschiedenen Massstäben zu messen und zu kartieren – von einzelnen Bäumen bis hin zu ganzen Artengemeinschaften. Die neue Methode ebnet den Weg, um zukünftig die globale Pflanzendiversität aus der Luft und aus dem All zu überwachen.

Ökologische Studien zeigen, dass die Pflanzenvielfalt zentral ist für das Funktionieren von Ökosys-temen. Wälder mit einer höheren funktionalen Vielfalt –...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Technologievorsprung durch Textiltechnik

17.11.2017 | Veranstaltungen

Roboter für ein gesundes Altern: „European Robotics Week 2017“ an der Frankfurt UAS

17.11.2017 | Veranstaltungen

Börse für Zukunftstechnologien – Leichtbautag Stade bringt Unternehmen branchenübergreifend zusammen

17.11.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Technologievorsprung durch Textiltechnik

17.11.2017 | Veranstaltungsnachrichten

IHP präsentiert sich auf der productronica 2017

17.11.2017 | Messenachrichten

Roboter schafft den Salto rückwärts

17.11.2017 | Innovative Produkte