Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Stehen statt Liegen: Bochumer und Dortmunder Forscher messen Orientierung des Ras-Proteins

12.10.2012
Zellwachstumsprotein bildet Doppelpack auf der Zellmembran

Bochumer Biophysiker haben in Kooperation mit dem MPI Dortmund erstmals die Orientierung des membrangebundenen Proteins Ras gemessen. Das RUB-Team kombinierte drei biophysikalische Methoden – Infrarotspektroskopie, Computersimulationen und Fluoreszenzmessungen – und kam zu dem überraschenden Ergebnis, dass sich zwei Ras-Moleküle miteinander verbinden, um eine aufrechte Position auf der Membran einzunehmen.

Bislang ging man aufgrund von Computersimulationen davon aus, dass das Protein einzeln auf der Membran liegt. Ras ist der zentrale Schalter für das Zellwachstum, und eine Fehlfunktion dieses Proteins ist ein wichtiger Faktor bei der Krebsentstehung. „Diese Ergebnisse werfen ein völlig neues Licht auf die Nanocluster-Bildung von Ras an der Membran“, sagt Prof. Dr. Klaus Gerwert von der RUB-Fakultät für Biologie und Biotechnologie. Die Studie wurde vom Biophysical Journal als Titelgeschichte ausgewählt.

Orientierung beeinflusst Proteininteraktion

Die Orientierung eines Proteins beeinflusst seine Interaktionsmöglichkeiten mit anderen Proteinen. „Das ist vergleichbar mit der Situation, dass ein Gast einmal mit ausgebreiteten Armen empfangen wird oder aber der Gastgeber bei der Begrüßung auf der Couch liegen bleibt“, veranschaulicht Dr. Jörn Güldenhaupt, der die Orientierungsmessungen durchgeführt hat. Nur wenige biophysikalische Methoden erlauben es, die Proteinorientierung zu bestimmen. Die am Lehrstuhl für Biophysik etablierte ATR-FTIR-Spektroskopie ist eine davon.

Ras-Moleküle stützen sich gegenseitig

Die falsche Annahme, dass Ras auf der Membran liegt, basierte auf früheren Computersimulationen. Till Rudack aus dem Bochumer Forscherteam nahm Ras ebenfalls virtuell unter die Lupe. Das Ergebnis: Ein einzelnes stehendes Ras-Molekül kippt sehr schnell um, scheint also auf der Membran zu liegen. „Irgendetwas muss das Ras in unseren Messungen gestützt haben“, erzählt Till Rudack. „Und das konnte nur ein weiteres Ras-Molekül sein, das aber in der Simulation nicht vorhanden war.“ Tatsächlich ergaben weitere Computersimulationen von zwei sich gegenseitig stützenden Ras-Molekülen eine stabile stehende Orientierung – passend zu den Experimenten.

Fluoreszenz-Resonanz-Energie-Transfer: Ein molekularer Zollstock

Das Forscherteam bestätigte die Ergebnisse mit einem weiteren experimentellen Beweis mittels „FRET“ (Fluoreszenz-Resonanz-Energie-Transfer). Das ist aktuell die beste Methode, um Interaktionen zwischen zwei Proteinen nachzuweisen. Hierbei markieren Forscher die Ras-Proteine mit zwei verschiedenen Farbstoffen. Interagieren die Proteine, sind sie sehr dicht beieinander, so dass Energie von einem Farbstoff zum anderen übertragen wird. Wie mit einem Zollstock lässt sich aus dem Anteil der übertragenen Energie der Abstand zwischen den Proteinen messen. Für die Ras-Ras-Interaktion ermittelten die Biophysiker einen Abstand von 4,6 Nanometern, also Millionstel Millimetern. Das entsprach genau dem Abstand, den sie für ein „Doppel-Ras“ mit ihren Computersimulationen vorhergesagt hatten.

In der Gruppe stärker

Frühere Studien hatten bereits ergeben, dass Ras-Moleküle sich oft in kleinen Gruppen sammeln. Diese sogenannten Nanocluster bestehen aus vier bis zehn Ras-Proteinen. Bislang ging man davon aus, dass andere Proteine die Clusterbildung vermitteln müssen. „Wir konnten erstmals zeigen, dass Ras selbst aktiv daran beteiligt ist“, so PD Dr. Carsten Kötting. Die Clusterbildung ist für Ras von großem Vorteil. In der Gruppe können die Proteine ein Signal deutlicher, also mit weniger Fehlern, weitergegeben. Das SOS-Protein zum Beispiel überträgt ein Signal immer gleichzeitig auf zwei Ras-Moleküle. Liegt Ras in Doppelform (als Dimer) vor, ist dieser Schritt viel leichter. Das Verständnis für die räumliche Organisation von Ras ermöglicht neue Ansätze für die Medikamentenentwicklung. „Bislang wurden keine Medikamente gefunden, die direkt an Ras angreifen“, so Klaus Gerwert. „Ras gilt als undruggable. Die hier gefundene Ras-Ras-Kontaktfläche könnte ein neuer Ansatzpunkt sein, um doch Ras-Medikamente zu entwickeln.“

Projektförderung

Fördermittel für das Projekt stammen vom Protein Research Department der RUB, vom Land NRW im Rahmen des Centers for Vibrational Microscopy (CVM) und vom SFB 642 „GTP- und ATP-abhängige Membranprozesse“, dessen Sprecher Prof. Gerwert ist.

Titelaufnahme

J. Güldenhaupt, T. Rudack, P. Bachler, D. Mann, G. Triola, H. Waldmann, C. Kötting, K. Gerwert (2012): N-Ras forms dimers at POPC membranes, Biophysical Journal, doi: 10.1016/j.bpj.2012.08.043

Weitere Informationen

Prof Dr. Klaus Gerwert, Lehrstuhl Biophysik, Fakultät für Biologie und Biotechnologie der Ruhr-Universität, 44780 Bochum, Tel. 0234/32-24461

klaus.gerwert@bph.ruhr-uni-bochum.de

Angeklickt

Coverbild des Biophysical Journal
http://download.cell.com/images/journalimages/0006-3495/S0006349512X00201_covhighres.jpg

Redaktion: Dr. Julia Weiler

Dr. Josef König | idw
Weitere Informationen:
http://www.ruhr-uni-bochum.de

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Krebsdiagnostik: Pinkeln statt Piksen?
25.05.2018 | Christian-Albrechts-Universität zu Kiel

nachricht Kugelmühlen statt Lösungsmittel: Nanographene mit Mechanochemie
25.05.2018 | Technische Universität Dresden

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: Starke IT-Sicherheit für das Auto der Zukunft – Forschungsverbund entwickelt neue Ansätze

Je mehr die Elektronik Autos lenkt, beschleunigt und bremst, desto wichtiger wird der Schutz vor Cyber-Angriffen. Deshalb erarbeiten 15 Partner aus Industrie und Wissenschaft in den kommenden drei Jahren neue Ansätze für die IT-Sicherheit im selbstfahrenden Auto. Das Verbundvorhaben unter dem Namen „Security For Connected, Autonomous Cars (SecForCARs) wird durch das Bundesministerium für Bildung und Forschung mit 7,2 Millionen Euro gefördert. Infineon leitet das Projekt.

Bereits heute bieten Fahrzeuge vielfältige Kommunikationsschnittstellen und immer mehr automatisierte Fahrfunktionen, wie beispielsweise Abstands- und...

Im Focus: Powerful IT security for the car of the future – research alliance develops new approaches

The more electronics steer, accelerate and brake cars, the more important it is to protect them against cyber-attacks. That is why 15 partners from industry and academia will work together over the next three years on new approaches to IT security in self-driving cars. The joint project goes by the name Security For Connected, Autonomous Cars (SecForCARs) and has funding of €7.2 million from the German Federal Ministry of Education and Research. Infineon is leading the project.

Vehicles already offer diverse communication interfaces and more and more automated functions, such as distance and lane-keeping assist systems. At the same...

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...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Im Fokus: Klimaangepasste Pflanzen

25.05.2018 | 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

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

Berufsausbildung mit Zukunft

25.05.2018 | Unternehmensmeldung

Untersuchung der Zellmembran: Forscher entwickeln Stoff, der wichtigen Membranbestandteil nachahmt

25.05.2018 | Interdisziplinäre Forschung

Starke IT-Sicherheit für das Auto der Zukunft – Forschungsverbund entwickelt neue Ansätze

25.05.2018 | Informationstechnologie

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