Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Sand im Getriebe erwünscht – Wie die Proteinsynthese gezielt blockiert wird

08.10.2010
Ribosomen sind die Proteinfabriken der Zelle. Wie am Fließband werden in diesen großen Molekülkomplexen Tausende von Bausteinen zu Proteinen zusammengesetzt.

Das sogenannte Peptidyl-Transferase-Zentrum hat bei diesem fehleranfälligen Prozess das Heft in der Hand: Hier wird die Bauanleitung aus der genetischen Information Schritt für Schritt in eine Kette aus Aminosäuren – den Proteinbausteinen – übersetzt.

Manche Sequenzen aber streuen gezielt molekularen Sand ins Getriebe und blockieren den Produktionsprozess, um so die Proteinsynthese und Genaktivität zu regulieren.

Ein Team um Dr. Daniel Wilson und Professor Roland Beckmann, die beide am Genzentrum der LMU arbeiten und dem Exzellenzcluster „Center for Integrated Protein Science Munich“ (CiPSM) angehören, konnten diesen wichtigen Regulationsmechanismus nun entschlüsseln.

„Auch wenn es bis dahin noch ein weiter Weg ist, lässt sich damit möglicherweise irgendwann gezielt auf die Genaktivität Einfluss nehmen“, sagt Wilson. „Zunächst wollen wir in weiteren Studien die Stopp-Mechanismen bei anderen Peptiden und anderen Lebewesen untersuchen.“ (Molecular Cell online, 8. Oktober 2010)

Mehrzellige Organismen wie der Mensch, aber auch Pflanzen und Pilze gehören zu den Eukaryoten. Deren Zellen verfügen über einen Kern, der das genetische Material enthält. Dies ist aber noch nicht die einzige Besonderheit: In ihrem Zellinneren enthalten eukaryotische Zellen die Ribosomen, die – anhand der genetischen Information aus dem Zellkern – in der sogenannten Translation Proteine produzieren. Proteine wiederum sind als Enzyme, Transportmoleküle und Baumaterial die wichtigsten Funktionsträger der Zelle. „Trotz einer Fülle biochemischer Daten ist über viele Mechanismen der eukaryotischen Proteinbiosynthese noch wenig bekannt“, sagt Dr. Daniel Wilson, Biochemiker am Genzentrum der LMU München.

Besonders rätselhaft sind regulatorische Prozesse, die zum Abbruch der Proteinproduktion führen. Ein Team um Wilson und Professor Roland Beckmann untersuchte deshalb eukaryotische Ribosomen. Die nach einem neu entwickelten Protokoll präparierten Molekülkomplexe synthetisierten jeweils unterschiedliche kleinere Proteine. „In beiden Fällen handelte es sich um sogenannte regulatorische Peptide, also sehr kurze Proteine mit regulatorischer Funktion“, sagt Beckmann.

Während ihrer Synthese durchwandern alle Proteine den sogenannten ribosomalen Tunnel. Eine besondere Eigenschaft der regulatorischen Peptide ist, dass sie mit dieser langgestreckten Öffnung im Ribosom schon während ihrer Herstellung in Wechselwirkung treten und so die Translation stoppen können. Elektronenmikroskopische Untersuchungen zeigten dann im Detail, was bei dieser Interaktion passiert: Das aus Pilzen stammende „Arginine Attenuator Peptid“ (AAP) wird in der Nähe des Peptidyl-Transferase-Zentrums verdichtet, was vermutlich für den Abbruch der Translation entscheidend ist. Zudem trägt die Blockade sowohl bei AAP– als auch bei den Ribosomenkomplexen des humanen Cytomegalovirus (hCMV) – als eine Art Spätfolge – dazu bei, neu entstehende Aminosäureketten an einer Engstelle im ribosomalen Tunnel zu stabilisieren.

„Dies wiederum könnte bei dem höchst sensiblen Prozess der Proteinfaltung von Bedeutung sein“, sagt Wilson. Proteine werden als lange Aminosäureketten synthetisiert, die sich in eine jeweils spezifische dreidimensionale Struktur falten müssen. Fehlerhaft gefaltete Proteine können ihre Funktion nicht oder nur schlecht erfüllen – oder sogar Krankheiten auslösen. „Unsere Ergebnisse gewähren einen ersten Einblick in die Prozesse, die beim Abschalten der Translation eine Rolle spielen“, sagt Beckmann. Wenn solche Mechanismen erst einmal genau verstanden sind, könnten sie etwa durch neuartige Wirkstoffe gezielt aktiviert und deaktiviert werden, was vorerst aber natürlich noch Zukunftsmusik ist.“ Zunächst plant das Team weitere Studien, um die Stopp-Mechanismen bei anderen Peptiden und anderen Lebewesen zu untersuchen. (CA/suwe)

Publikation:
„Structural basis for translational stalling by human cytomegalovirus (hCMV) and fungal arginine attenuator peptide (AAP)”;
Shashi Bhushan, Helge Meyer, Agata L. Starosta, Thomas Becker, Thorsten Mielke, Otto Berninghausen, Michael Sattler, Daniel N. Wilson, Roland Beckmann;
Molecular Cell, Band 40 / 1, S. 138-146, 8. Oktober 2010
DOI: 10.1016/j.molcel.2010.09.009
Ansprechpartner:
Dr. Daniel Wilson
Genzentrum und Department für Chemie und Biochemie der LMU
Exzellenzcluster “Center for Integrated Protein Science Munich” (CIPSM)
Tel.: 089/2180 - 76902
E-Mail: wilson@lmb.uni-muenchen.de
Web: http://www.lmb.uni-muenchen.de/wilson/
Professor Roland Beckmann
Genzentrum und Department für Chemie und Biochemie der LMU
Exzellenzcluster “Center for Integrated Protein Science Munich” (CIPSM)
Tel.: 089/2180 - 76900
E-Mail: beckmann@lmb.uni-muenchende
Web: http://www.lmb.uni-muenchen.de/beckmann/

Luise Dirscherl | idw
Weitere Informationen:
http://www.lmb.uni-muenchen.de/wilson/
http://www.lmb.uni-muenchen.de/beckmann/

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Einzelne Proteine bei der Arbeit beobachten
08.12.2016 | Albert-Ludwigs-Universität Freiburg im Breisgau

nachricht Herz-Bindegewebe unter Strom
08.12.2016 | Universitäts-Herzzentrum Freiburg - Bad Krozingen

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: Rätsel um Mott-Isolatoren gelöst

Universelles Verhalten am Mott-Metall-Isolator-Übergang aufgedeckt

Die Ursache für den 1937 von Sir Nevill Francis Mott vorhergesagten Metall-Isolator-Übergang basiert auf der gegenseitigen Abstoßung der gleichnamig geladenen...

Im Focus: Poröse kristalline Materialien: TU Graz-Forscher zeigt Methode zum gezielten Wachstum

Mikroporöse Kristalle (MOFs) bergen große Potentiale für die funktionalen Materialien der Zukunft. Paolo Falcaro von der TU Graz et al zeigen in Nature Materials, wie man MOFs gezielt im großen Maßstab wachsen lässt.

„Metal-organic frameworks“ (MOFs) genannte poröse Kristalle bestehen aus metallischen Knotenpunkten mit organischen Molekülen als Verbindungselemente. Dank...

Im Focus: Gravitationswellen als Sensor für Dunkle Materie

Die mit der Entdeckung von Gravitationswellen entstandene neue Disziplin der Gravitationswellen-Astronomie bekommt eine weitere Aufgabe: die Suche nach Dunkler Materie. Diese könnte aus einem Bose-Einstein-Kondensat sehr leichter Teilchen bestehen. Wie Rechnungen zeigen, würden Gravitationswellen gebremst, wenn sie durch derartige Dunkle Materie laufen. Dies führt zu einer Verspätung von Gravitationswellen relativ zu Licht, die bereits mit den heutigen Detektoren messbar sein sollte.

Im Universum muss es gut fünfmal mehr unsichtbare als sichtbare Materie geben. Woraus diese Dunkle Materie besteht, ist immer noch unbekannt. Die...

Im Focus: Significantly more productivity in USP lasers

In recent years, lasers with ultrashort pulses (USP) down to the femtosecond range have become established on an industrial scale. They could advance some applications with the much-lauded “cold ablation” – if that meant they would then achieve more throughput. A new generation of process engineering that will address this issue in particular will be discussed at the “4th UKP Workshop – Ultrafast Laser Technology” in April 2017.

Even back in the 1990s, scientists were comparing materials processing with nanosecond, picosecond and femtosesecond pulses. The result was surprising:...

Im Focus: Wie sich Zellen gegen Salmonellen verteidigen

Bioinformatiker der Goethe-Universität haben das erste mathematische Modell für einen zentralen Verteidigungsmechanismus der Zelle gegen das Bakterium Salmonella entwickelt. Sie können ihren experimentell arbeitenden Kollegen damit wertvolle Anregungen zur Aufklärung der beteiligten Signalwege geben.

Jedes Jahr sind Salmonellen weltweit für Millionen von Infektionen und tausende Todesfälle verantwortlich. Die Körperzellen können sich aber gegen die...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Firmen- und Forschungsnetzwerk Munitect tagt am IOW

08.12.2016 | Veranstaltungen

NRW Nano-Konferenz in Münster

07.12.2016 | Veranstaltungen

Wie aus reinen Daten ein verständliches Bild entsteht

05.12.2016 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Einzelne Proteine bei der Arbeit beobachten

08.12.2016 | Biowissenschaften Chemie

Intelligente Filter für innovative Leichtbaukonstruktionen

08.12.2016 | Messenachrichten

Seminar: Ströme und Spannungen bedarfsgerecht schalten!

08.12.2016 | Seminare Workshops