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 Wegweisende Erkenntnisse für die Biomedizin: NAD⁺ hilft bei Reparatur geschädigter Erbinformationen
24.03.2017 | Universität Bayreuth

nachricht Ultradünne CIGSE-Solarzellen: Nanostrukturen steigern den Wirkungsgrad
24.03.2017 | Helmholtz-Zentrum Berlin für Materialien und Energie GmbH

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: Wegweisende Erkenntnisse für die Biomedizin: NAD⁺ hilft bei Reparatur geschädigter Erbinformationen

Eine internationale Forschergruppe mit dem Bayreuther Biochemiker Prof. Dr. Clemens Steegborn präsentiert in 'Science' neue, für die Biomedizin wegweisende Forschungsergebnisse zur Rolle des Moleküls NAD⁺ bei der Korrektur von Schäden am Erbgut.

Die Zellen von Menschen und Tieren können Schäden an der DNA, dem Träger der Erbinformation, bis zu einem gewissen Umfang selbst reparieren. Diese Fähigkeit...

Im Focus: Designer-Proteine falten DNA

Florian Praetorius und Prof. Hendrik Dietz von der Technischen Universität München (TUM) haben eine neue Methode entwickelt, mit deren Hilfe sie definierte Hybrid-Strukturen aus DNA und Proteinen aufbauen können. Die Methode eröffnet Möglichkeiten für die zellbiologische Grundlagenforschung und für die Anwendung in Medizin und Biotechnologie.

Desoxyribonukleinsäure – besser bekannt unter der englischen Abkürzung DNA – ist die Trägerin unserer Erbinformation. Für Prof. Hendrik Dietz und Florian...

Im Focus: Fliegende Intensivstationen: Ultraschallgeräte in Rettungshubschraubern können Leben retten

Etwa 21 Millionen Menschen treffen jährlich in deutschen Notaufnahmen ein. Im Kampf zwischen Leben und Tod zählt für diese Patienten jede Minute. Wenn sie schon kurz nach dem Unfall zielgerichtet behandelt werden können, verbessern sich ihre Überlebenschancen erheblich. Damit Notfallmediziner in solchen Fällen schnell die richtige Diagnose stellen können, kommen in den Rettungshubschraubern der DRF Luftrettung und zunehmend auch in Notarzteinsatzfahrzeugen mobile Ultraschallgeräte zum Einsatz. Experten der Deutschen Gesellschaft für Ultraschall in der Medizin e.V. (DEGUM) schulen die Notärzte und Rettungsassistenten.

Mit mobilen Ultraschallgeräten können Notärzte beispielsweise innere Blutungen direkt am Unfallort identifizieren und sie bei Bedarf auch für Untersuchungen im...

Im Focus: Gigantische Magnetfelder im Universum

Astronomen aus Bonn und Tautenburg in Thüringen beobachteten mit dem 100-m-Radioteleskop Effelsberg Galaxienhaufen, das sind Ansammlungen von Sternsystemen, heißem Gas und geladenen Teilchen. An den Rändern dieser Galaxienhaufen fanden sie außergewöhnlich geordnete Magnetfelder, die sich über viele Millionen Lichtjahre erstrecken. Sie stellen die größten bekannten Magnetfelder im Universum dar.

Die Ergebnisse werden am 22. März in der Fachzeitschrift „Astronomy & Astrophysics“ veröffentlicht.

Galaxienhaufen sind die größten gravitativ gebundenen Strukturen im Universum, mit einer Ausdehnung von etwa zehn Millionen Lichtjahren. Im Vergleich dazu ist...

Im Focus: Giant Magnetic Fields in the Universe

Astronomers from Bonn and Tautenburg in Thuringia (Germany) used the 100-m radio telescope at Effelsberg to observe several galaxy clusters. At the edges of these large accumulations of dark matter, stellar systems (galaxies), hot gas, and charged particles, they found magnetic fields that are exceptionally ordered over distances of many million light years. This makes them the most extended magnetic fields in the universe known so far.

The results will be published on March 22 in the journal „Astronomy & Astrophysics“.

Galaxy clusters are the largest gravitationally bound structures in the universe. With a typical extent of about 10 million light years, i.e. 100 times the...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Lebenswichtige Lebensmittelchemie

23.03.2017 | Veranstaltungen

Die „Panama Papers“ aus Programmierersicht

22.03.2017 | Veranstaltungen

Über Raum, Zeit und Materie

22.03.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Cybersicherheit für die Bahn von morgen

24.03.2017 | Informationstechnologie

Schnell und einfach: Edge Datacenter fürs Internet of Things

24.03.2017 | CeBIT 2017

Designer-Proteine falten DNA

24.03.2017 | Biowissenschaften Chemie