Neue Methode zum Studium der Proteinsekretion entwickelt

Zellen von Säugetieren sondern ständig hunderte von verschiedenen Proteinen wie etwa Antikörper, Hormone und Blutproteine ab. Diese Sekretion beginnt in einem bestimmten Zellorganell, in dem die Proteine gebildet, gefaltet und zum Transport in eine Art Bläschen verpackt werden.

Für eine effiziente Verpackung braucht es Hilfsproteine, so genannte Cargo-Rezeptoren. Beat Nyfeler und Hans-Peter Hauri vom Biozentrum haben diesen Verpackungsmechanismus anhand des Cargo-Rezeptors ERGIC-53 untersucht, einem Membranrezeptor, der für die Sekretion der Blutgerinnungsfaktoren V und VIII wichtig ist.

Mit dem Ziel, neue Cargo-Proteine von ERGIC-53 zu finden, entwickelten die Forscher eine genomweite Screening-Methode, basierend auf der Komplementierung des gelb fluoreszierenden Proteins YFP in lebenden Zellen. Aus einer menschlichen Leber-Genbank isolierten sie mit dieser Methode unerwarteterweise alpha1-Antitrypsin als neues Cargo-Protein von ERGIC-53. alpha1-Antitrypsin ist ein wichtiges Leberprotein, das ins Blut abgegeben wird und als Protease-Hemmstoff wirkt. Vererbbare Mutationen in alpha1-Antitrypsin können zu schweren Leber- und Lungenschäden führen.

Durch Ausschalten des ERGIC-53-Gens bewiesen Nyfeler und Hauri, dass ERGIC-53 tatsächlich für die effiziente Sekretion von alpha1-Antitrypsin nötig ist. Interessanterweise kann dieser Cargo-Rezeptor aber falsch gefaltetes alpha1-Antitrypsin nicht erkennen, wie es beim angeborenen alpha1-Antitrypsin-Mangel beim Menschen gebildet wird. Die Autoren schliessen daraus, dass ERGIC-53 in einem Prozess der Qualitätskontrolle nur richtig gefaltetes alpha1-Antitrypsin transportiert. Die neue Komplementierungstechnik ist deshalb auch viel versprechend für eine systembiologische Suche nach Wirkstoffen, die falsch gefaltetes alpha1-Antitrypsin in die richtige, transportierbare Form bringen können.

Mit dieser Studie identifizierten Nyfeler und Hauri ERGIC-53 als intrazellulären Cargo-Rezeptor von alpha1-Antitrypsin und zeigten, dass mittels Komplementierung neue Proteinkomplexe im Sekretionsweg identifiziert werden können. Ihre Studie ist die erste erfolgreiche Screening-Methode, mit der sich Proteinkomplexe im Sekretionsweg von lebenden Zellen genomweit identifizieren lassen.

Weitere Auskünfte
Prof. Hans-Peter Hauri, Growth & Development, Biozentrum der Universität Basel, Klingelbergstrasse 50/70, 4056 Basel, Tel. 061 267 22 22, E-Mail: hans-peter.hauri@unibas.ch
Originalbeitrag
Beat Nyfeler, Veronika Reiterer, Markus W. Wendeler, Eduard Stefan, Bin Zhang Stephen W. Michnick and Hans-Peter Hauri
Identification of ERGIC-53 as an intracellular transport receptor of alpha1-antitrypsin

Journal of Cell Biology (JCB), published 25th February 2008, doi: 10.1083/jcb.200709100