Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Yin und Yang im Leben von Proteinen: Gegensätzliche Mechanismen beim Proteintransport in Peroxisomen

15.10.2013
Zwei gegensätzliche Mechanismen regulieren den Proteintransport in Peroxisomen / RUB-Mediziner identifizieren beteiligte Enzyme

Recycling oder „Schrottpresse“: Welche molekularen Maschinen über das Schicksal des Import-Rezeptors Pex18 entscheiden, haben Mediziner der Ruhr-Universität Bochum (RUB) herausgefunden. Pex18 ist für den Import von Proteinen in spezielle Zellbestandteile, die Peroxisomen, verantwortlich.


Modell des peroxisomalen Proteintransports: Der Import-Rezeptor für peroxisomale PTS2-Proteine (PTS2) ist der zweiteilige Rezeptor-Komplex Pex18/Pex7. Nachdem das PTS2-Protein ins Innere des Peroxisoms entlassen ist, wird der Rezeptor exportiert. Die Anheftung eines Ubiquitins (Ub) an Pex18 signalisiert, dass der Rezeptor für neue Import-Reaktionen recycelt werden kann. Verantwortlich für das Anheften des einzelnen Ubiquitins sind das E1-Enzym, das E2-Enzym Pex4p sowie die E3-Enzyme Pex12/Pex10. Bildet sich eine Ubiquitin-Kette an Pex18, baut das Proteasom Pex18 ab. Das Anheften der Ubiquitin-Kette erfolgt durch das E1-Enzym, das E2-Enzym Ubc4 sowie die E3-Enzyme Pex2/Pex10.

Copyright: RUB, Grafik: Platta

Zwei gegensätzlich wirkende Regulationskreise bestimmen, ob der Rezeptor nach erfolgtem Transport weiter arbeitet oder abgebaut wird. „Damit vervollständigt sich das Bild der Regulation des Proteinimports in Peroxisomen und wird zu einem einheitlichen Modell zusammengeführt“, sagt Juniorprofessor Dr. Harald Platta von der Medizinischen Fakultät der RUB. Gemeinsam mit Prof. Dr. Ralf Erdmann und weiteren Kollegen berichtet er in der Zeitschrift „Traffic“.

Ubiquitin-Signale bestimmen über das Schicksal des Rezeptors

Peroxisomen haben keine eigene DNA, sodass sie alle für ihre Funktion erforderlichen Proteine importieren müssen. Für diesen Zweck besitzt die Zelle dynamische Import-Rezeptoren, wie Pex18. Sie binden Proteine in der Zellflüssigkeit und bringen sie zum Peroxisom. In einer vorangegangen Arbeit zeigte das RUB-Team, dass das Signal-Protein Ubiquitin anschließend über das weitere Schicksal der Rezeptoren entscheidet:

Heftet sich ein einzelnes Ubiquitin-Molekül an den Rezeptor, wird dieser recycelt; er wandert zurück in die Zellflüssigkeit und beginnt einen neuen Transportvorgang. Heftet sich eine Ubiquitin-Kette an den Rezeptor, gibt das das Signal für den Abbau des Rezeptors durch das Proteasom, einer Art „intrazellulärer Schrottpresse“. Wie die Zelle auf molekularer Ebene bestimmt, was mit dem Rezeptor passiert, war bislang unbekannt.

Recycling oder „Schrottpresse“: Auf die Enzym-Kaskade kommt es an

Die RUB-Mediziner fanden heraus, dass unterschiedliche Enzym-Kaskaden
die beiden Ubiquitin-Modifikationen von Pex18 katalysieren. In beiden Fällen handelt es sich um einen Dreischrittprozess: Das E1-Enzym aktiviert das Ubiquitin-Signal, welches dann durch das E2-Enzym übertragen und letztlich durch die Koordination des E3-Enzyms an den Rezeptor angeheftet wird. Durch Analysen an Hefezellen fanden die Bochumer Mediziner heraus, dass E2- und E3-Enzyme in verschiedenen Varianten vorkommen, während es nur ein E1-Enzym gibt.

Für das Anheften eines einzelnen Ubiquitins und einer Ubiquitin-Kette sind unterschiedliche Kombinationen von E2- und E3-Enzymen verantwortlich. „Zwei entgegengesetzt wirkende molekulare Maschinen bestimmen also das Schicksal des Import-Rezeptors Pex18“, sagt Harald Platta. „Diese Entdeckung verdeutlicht, wie genau abgestimmt die Kontrolle des Rezeptors ist und wie genau die damit verbundene Regulation der gesamten peroxisomalen Funktion erfolgt. Diese Arbeiten werden eine wichtige Grundlage für die weitere Forschung an den molekularen Ursachen von peroxisomalen Erkrankungen sein.“

Peroxisomen: Multifunktionswerkzeuge der Zelle

Peroxisomen sind wichtige Reaktionsräume innerhalb der Zelle. Sie können über 50 verschiedene Enzyme enthalten, die entscheidend für den Abbau von Fettsäuren sind, die Entsorgung von Wasserstoffperoxid oder die Bildung von Plasmalogenen, die ein wichtiger Bestandteil der Weißen Substanz des Gehirns sind. Ist der Proteinimport in Peroxisomen gestört, wirkt sich das negativ auf den gesamten Stoffwechsel aus und kann vor allem für Neugeborene tödlich sein.

Titelaufnahme

F. El Magraoui, R. Brinkmeier, A. Schrötter, W. Girzalsky, T. Müller, K. Marcus, H.E. Meyer, R. Erdmann, H.W. Platta (2013): Distinct ubiquitination cascades act on the PTS2-co-receptor Pex18p, Traffic, DOI: 10.1111/tra.12120

Weitere Informationen

Jun.-Prof. Dr. Harald W. Platta, Physiologische Chemie, Medizinische Fakultät der Ruhr-Universität, 44780 Bochum, Tel. 0234/32-24968, E-Mail: Harald.Platta@rub.de

Angeklickt

Frühere Presseinfo zum Proteinimport in Peroxisomen
http://aktuell.ruhr-uni-bochum.de/pm2011/pm00233.html.de
Redaktion: Dr. Julia Weiler

Jens Wylkop | idw
Weitere Informationen:
http://www.ruhr-uni-bochum.de

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Maßgeschneiderte Nanopartikel gegen Krebs gesucht
29.06.2017 | Christian-Albrechts-Universität zu Kiel

nachricht Elektrisch leitende Hülle für Bakterien
29.06.2017 | Gesellschaft Deutscher Chemiker e.V.

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: Wellen schlagen

Computerwissenschaftler verwenden die Theorie von Wellenpaketen, um realistische und detaillierte Simulationen von Wasserwellen in Echtzeit zu erstellen. Ihre Ergebnisse werden auf der diesjährigen SIGGRAPH Konferenz vorgestellt.

Denkt man an einen See, einen Fluss oder an das Meer, so sieht man vor sich, wie sich das Wasser kräuselt, wie Wellen gegen die Felsen schlagen, wie Bugwellen...

Im Focus: Making Waves

Computer scientists use wave packet theory to develop realistic, detailed water wave simulations in real time. Their results will be presented at this year’s SIGGRAPH conference.

Think about the last time you were at a lake, river, or the ocean. Remember the ripples of the water, the waves crashing against the rocks, the wake following...

Im Focus: Schnelles und umweltschonendes Laserstrukturieren von Werkzeugen zur Folienherstellung

Kosteneffizienz und hohe Produktivität ohne dabei die Umwelt zu belasten: Im EU-Projekt »PoLaRoll« entwickelt das Fraunhofer-Institut für Produktionstechnologie IPT aus Aachen gemeinsam mit dem Oberhausener Fraunhofer-Institut für Umwelt-, Sicherheit- und Energietechnik UMSICHT und sechs Industriepartnern ein Modul zur direkten Laser-Mikrostrukturierung in einem Rolle-zu-Rolle-Verfahren. Ziel ist es, mit Hilfe dieses Systems eine siebartige Metallfolie als Demonstrator zu fertigen, die zum Sonnenschutz von Glasfassaden verwendet wird: Durch ihre besondere Geometrie wird die Sonneneinstrahlung reduziert, woraus sich ein verminderter Energieaufwand für Kühlung und Belüftung ergibt.

Das Fraunhofer IPT ist im Projekt »PoLaRoll« für die Prozessentwicklung der Laserstrukturierung sowie für die Mess- und Systemtechnik zuständig. Von den...

Im Focus: Das Auto lernt vorauszudenken

Ein neues Christian Doppler Labor an der TU Wien beschäftigt sich mit der Regelung und Überwachung von Antriebssystemen – mit Unterstützung des Wissenschaftsministeriums und von AVL List.

Wer ein Auto fährt, trifft ständig Entscheidungen: Man gibt Gas, bremst und dreht am Lenkrad. Doch zusätzlich muss auch das Fahrzeug selbst ununterbrochen...

Im Focus: Vorbild Delfinhaut: Elastisches Material vermindert Reibungswiderstand bei Schiffen

Für eine elegante und ökonomische Fortbewegung im Wasser geben Delfine den Wissenschaftlern ein exzellentes Vorbild. Die flinken Säuger erzielen erstaunliche Schwimmleistungen, deren Ursachen einerseits in der Körperform und andererseits in den elastischen Eigenschaften ihrer Haut zu finden sind. Letzteres Phänomen ist bereits seit Mitte des vorigen Jahrhunderts bekannt, konnte aber bislang nicht erfolgreich auf technische Anwendungen übertragen werden. Experten des Fraunhofer IFAM und der HSVA GmbH haben nun gemeinsam mit zwei weiteren Forschungspartnern eine Oberflächenbeschichtung entwickelt, die ähnlich wie die Delfinhaut den Strömungswiderstand im Wasser messbar verringert.

Delfine haben eine glatte Haut mit einer darunter liegenden dicken, nachgiebigen Speckschicht. Diese speziellen Hauteigenschaften führen zu einer signifikanten...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Marine Pilze – hervorragende Quellen für neue marine Wirkstoffe?

28.06.2017 | Veranstaltungen

Willkommen an Bord!

28.06.2017 | Veranstaltungen

Internationale Fachkonferenz IEEE ICDCM - Lokale Gleichstromnetze bereichern die Energieversorgung

27.06.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Maßgeschneiderte Nanopartikel gegen Krebs gesucht

29.06.2017 | Biowissenschaften Chemie

Wolken über der Wetterküche: Die Azoren im Fokus eines internationalen Forschungsteams

29.06.2017 | Geowissenschaften

Wellen schlagen

29.06.2017 | Informationstechnologie