Ein perfektes (Protein) Paar

Auf der Suche nach einem Seelenverwandten, neuen Freunden oder einfach nur nach frischen Kontakten? Auch Proteine haben, wie sich herausstellt, ahnliche ’Ziele’. Ihr Single-Dasein aufzugeben, fallt ihnen jedoch keineswegs leicht.

Der zum Protein-’Ehestifter’ gewordene Biochemiker Dr. Gideon Schreiber vom Weizmann-Institut fur Wissenschaften und Doktorandin Tziki Seltzer nahmen sich das Schicksal der Proteine zu Herzen. In Zusammenarbeit mit Kollegen von der Abteilung fur Biochemie entwickelten sie einen Computeralgorithmus, der die Geschwindigkeit errechnet, mit der sich zwei Proteine aneinander binden. Mit Hilfe dieses Algorithmus entwickelten sie dann Proteine mit hoherer Affinitat – etwa hundertmal so hoch oder hoher. Ihre Ergebnisse, die vor kurzem in Nature Structural Biologie veroffentlicht wurden, sind eine fur die Pharma- und Lebensmittelindustrie vielversprechende Errungenschaft, da Proteinkomplexe die Grundlage vieler Lebensprozesse sind.

Die Proteinaffinitat ist definiert als die Geschwindigkeit, mit der sich zwei Proteine zur Bildung eines Komplexes zusammenschliesen, geteilt durch die Geschwindigkeit mit sich diese Komplexe auflosen. Um die Proteinaffinitat zu erhohen, kann man entweder die ’Scheidungsrate’ der Proteine vermindern oder ihre ’Heiratsrate’ steigern. Dr. Schreiber entschied sich fur das Letztere.

Da die Bindungsrate der Proteine durch die (genetische festgelegte) Struktur des Proteins beeinflust wird, liesen sich die Wissenschaftler von diesem Verhaltnis leiten – sie entwickelten einen Algorithmus, der die fur die Steigerung der Bindungsrate notwendige genetische Veranderung bestimmen kann.

Dr. Schreiber: ’Ein allgemein ublicher Ansatz zur Steigerung der Proteinaffinitat besteht darin, eine grose Ansammlung an Mutationen zu erzeugen und mittels Versuch und Irrtum den optimalen Proteinkomplex aufzuspuren. Die Moglichkeiten sind jedoch oft grenzenlos. Computersimultationen sind hinsichtlich der genauen Bestimmung potentiell erfolgreicher Komplexe weitaus effizienter.’

Durch die Verwendung des Algorithmus konnten die Wissenschaftler die Produktionsrate und die Stabilitat eines jeweiligen Proteinkomplexes wesentlich erhohen. Diese neue Methode zum Zusammenschlus von Proteinen konnte in zahlreichen medizinischen Gebieten, die auf der Steigerung und Hemmung der Proteinaktivitat basieren, Anwendung finden und auch zu neuen diagnostischen Verfahren, einschlieslich der Aufspurung von Antikorpern, fuhren.

Dieses Forschungsvorhaben wurde von der Crown-Stiftung fur Immunologie, Chicago, Illinois, unterstutzt. Dr. Gideon Schreiber ist Inhaber des Dewey D.-Stone und Harry-Levine-Lehrstuhls fur Berufsforderung auf Lebenszeit.