Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Teamplayer in der Zelle - Neue Einblicke in die Energiegewinnung des Hitzeschock-Proteins Hsp90

30.06.2014

Viele Enzyme funktionieren nur mit einer Art Co-Trainer. Wie diese Zusammenarbeit im Detail aussehen kann, zeigen Wissenschaftler der Technischen Universität München (TUM) mit einer neuen Methode exemplarisch am Hitzeschock-Protein Hsp90.

Wie für ein erfolgreiches Fußballspiel müssen auch in der Zelle alle Beteiligten perfekt aufeinander abgestimmt agieren. Ein typisches Beispiel für solch eine Zusammenarbeit liefert das Hitzeschock-Protein Hsp90, das die korrekte Faltung anderer Proteine kontrolliert. Gemeinsam mit einem zweiten Molekül, dem Co-Chaperon P23, kann es den Energieträger ATP spalten, um Energie für seine Arbeit zu gewinnen.


Interaktion von Hsp90 und P23 zur Energiegewinnung aus ATP

Björn Hellenkamp / TUM


FRET-Messung im Labor des Fachgebiets Molekulare Maschinen

Christoph Ratzke / TUM

Doch während normale Enzym-Reaktionen oft gut zu verfolgen sind, weil sich das Protein dabei meist deutlich verformt, verläuft das Zusammenspiel mit P23 und ATP über unauffälligere Zustandsänderungen.

Einem Team unter Führung von Professor Thorsten Hugel, Leiter des Fachgebiets Molekulare Maschinen an der TU München und Mitglied des Exzellenzclusters Nanosystems Initiative Munich (NIM), ist es mit einer ausgeklügelten Methode nun erstmals gelungen, diese Reaktion im Detail zu beobachten, Schritt für Schritt an einem einzelnen Hsp90-Molekül, dem Protein p23 und ATP.

Liveübertragung der molekularen Abläufe

Dazu entwickelten sie die sogenannte FRET (Förster-Resonanzenergietransfer) Methode für ihre Zwecke weiter. Sie funktioniert mit Hilfe mehrerer unterschiedlich fluoreszierender Farbstoffmoleküle, die an bestimmte Stellen der beteiligten Komponenten binden.

Wird der Komplex mit Licht einer definierten Wellenlänge angeregt, können die Farbstoffe in einer Art Kettenreaktion fluoreszieren. Das zurückkommende Fluoreszenzlicht zeigt den Wissenschaftlern auf den Nanometer genau den Abstand zwischen den markierten Stellen.

Um herauszufinden, wie genau die drei Komponenten Hsp90, P23 und ATP zusammenspielen, beobachten die Biophysiker die Positionen und die Abfolge der Bindungen zwischen den einzelnen Molekülen über einige Minuten. Aus den daraus gewonnen Daten können sie Rückschlüsse auf kleinste strukturelle Veränderungen, sowie auf die biologische Wirkung des Gesamtkomplexes ziehen.

Energiegewinnung nur im Team

Auf diese Weise konnten die Münchner Wissenschaftler im Detail zeigen, dass das Protein P23 die Bindung des ATP und somit die Energiegewinnung erheblich verstärkt. Belegen konnten sie auch, dass die beiden Substanzen nur im Team so effektiv an Hsp90 binden, dass die Spaltung des ATP zielgerichtet genutzt werden kann.

„Ohne P23 läuft das Hitzeschock-Enzym quasi im Leerlauf “, beschreibt Björn Hellenkamp, Doktorand in der Arbeitsgruppe Hugel, die Ergebnisse. „Kommt P23 dazu, ist es, als würde ein Gang eingelegt. Die Energie wird freigesetzt und die Reaktion bewegt sich klar in eine Richtung. Hier spricht man von Direktionalität.“

In Zukunft möchten die Biophysiker genauer untersuchen, wozu das Hsp90 die gewonnene Energie einsetzt. Zudem erlaubt ihnen die neu etablierte Methode auch, andere Multikomponentensysteme zu untersuchen, deren Mechanismen aufgrund zu geringer Konformationsänderungen bisher verborgen blieben.

Publikation:

Four-colour FRET reveals directionality in the Hsp90 multicomponent machinery. C. Ratzke, B. Hellenkamp, T. Hugel. Nature Communications 5, Article number: 4192. Published online: 20 June 2014

Weitere Informationen:

http://bio.ph.tum.de/home/e22-prof-dr-hugel/hugel-home.html Website des Fachgebiets Molekulare Maschinen der TU München
http://www.nature.com/ncomms/2014/140620/ncomms5192/full/ncomms5192.html Originalpublikation

Dr. Ulrich Marsch | Technische Universität München

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Ionen gegen Herzrhythmusstörungen – Nicht-invasive Alternative zu Katheter-Eingriff
20.01.2017 | GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung GmbH

nachricht Leibwächter im Darm mit chemischer Waffe
20.01.2017 | Max-Planck-Institut für chemische Ökologie

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: Innovatives Hochleistungsmaterial: Biofasern aus Florfliegenseide

Neuartige Biofasern aus einem Seidenprotein der Florfliege werden am Fraunhofer-Institut für Angewandte Polymerforschung IAP gemeinsam mit der Firma AMSilk GmbH entwickelt. Die Forscher arbeiten daran, das Protein in großen Mengen biotechnologisch herzustellen. Als hochgradig biegesteife Faser soll das Material künftig zum Beispiel in Leichtbaukunststoffen für die Verkehrstechnik eingesetzt werden. Im Bereich Medizintechnik sind beispielsweise biokompatible Seidenbeschichtungen von Implantaten denkbar. Ein erstes Materialmuster präsentiert das Fraunhofer IAP auf der Internationalen Grünen Woche in Berlin vom 20.1. bis 29.1.2017 in Halle 4.2 am Stand 212.

Zum Schutz des Nachwuchses vor bodennahen Fressfeinden lagern Florfliegen ihre Eier auf der Unterseite von Blättern ab – auf der Spitze von stabilen seidenen...

Im Focus: Verkehrsstau im Nichts

Konstanzer Physiker verbuchen neue Erfolge bei der Vermessung des Quanten-Vakuums

An der Universität Konstanz ist ein weiterer bedeutender Schritt hin zu einem völlig neuen experimentellen Zugang zur Quantenphysik gelungen. Das Team um Prof....

Im Focus: Traffic jam in empty space

New success for Konstanz physicists in studying the quantum vacuum

An important step towards a completely new experimental access to quantum physics has been made at University of Konstanz. The team of scientists headed by...

Im Focus: Textiler Hochwasserschutz erhöht Sicherheit

Wissenschaftler der TU Chemnitz präsentieren im Februar und März 2017 ein neues temporäres System zum Schutz gegen Hochwasser auf Baumessen in Chemnitz und Dresden

Auch die jüngsten Hochwasserereignisse zeigen, dass vielerorts das natürliche Rückhaltepotential von Uferbereichen schnell erschöpft ist und angrenzende...

Im Focus: Wie Darmbakterien krank machen

HZI-Forscher entschlüsseln Infektionsmechanismen von Yersinien und Immunantworten des Wirts

Yersinien verursachen schwere Darminfektionen. Um ihre Infektionsmechanismen besser zu verstehen, werden Studien mit dem Modellorganismus Yersinia...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Mittelstand 4.0 – Mehrwerte durch Digitalisierung: Hintergründe, Beispiele, Lösungen

20.01.2017 | Veranstaltungen

Nachhaltige Wassernutzung in der Landwirtschaft Osteuropas und Zentralasiens

19.01.2017 | Veranstaltungen

Künftige Rohstoffexperten aus aller Welt in Freiberg zur Winterschule

18.01.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

21.500 Euro für eine grüne Zukunft – Unserer Umwelt zuliebe

20.01.2017 | Unternehmensmeldung

innovations-report im Interview mit Rolf-Dieter Lafrenz, Gründer und Geschäftsführer der Hamburger Start ups Cargonexx

20.01.2017 | Unternehmensmeldung

Niederlande: Intelligente Lösungen für Bahn und Stahlindustrie werden gefördert

20.01.2017 | Förderungen Preise