Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Der Proteinfaltung auf der Spur

01.02.2001


Falsch gefaltete Proteine sind für Krankheiten wie BSE oder Alzheimer verantwortlich / Frankfurter Forscher induzieren Faltungsprozesse thermisch, um sie analysieren zu können

FRANKFURT. Eine Reihe von Krankheiten, die derzeit in der Diskussion stehen, sind auf Fehlfunktionen nicht korrekt gefalteter Proteine zurückzuführen. Dazu gehören zahlreiche Muskelkrankheiten, aber auch Alzheimer, die Creutzfeld-Jakob-Krankheit, Scrapie und BSE. Die Ursachen sind weitgehend unbekannt; man weiß jedoch, dass fehlgefaltete Proteine (Prionen) unter anderem pathologisch wirken, indem sie zusammenklumpen (aggregieren) und nicht mehr abgebaut werden können. Die Forschungsgruppen von Prof. Josef Wachtveitl und Prof. Werner Mäntele untersuchen derzeit die Mechanismen der Proteinfaltung. Mit Hilfe spektroskopischer Methoden versuchen sie, die Prozesse der Strukturbildung - den Übergang vom ungeordneten Aminosäure-Knäuel zu einer geordneten Struktur - zu charakterisieren und zu entschlüsseln. Damit leisten die Wissenschaftler einen Beitrag zum Verständnis der komplexen Mechanismen, die zu einem pathogenen Protein führen. In beiden Gruppen werden Modellsysteme und kleine Proteine untersucht, um die Leistungsfähigkeit neuer Methoden auszuloten und zu verbessern. Die bisherigen Ergebnisse sind vielversprechend: Strukturmerkmale an Proteinen können identifiziert und Strukturumwandlungen zeitlich verfolgt werden.

Denn der Ablauf grundlegender Prozesse der Proteinfaltung ist bisher wenig bekannt. Die meisten Proteine falten korrekt in der erstaunlich kurzen Zeit im Bereich von einer milliardstel (10-9 ) Sekunde bis zu Sekunden. Daher nimmt man an, dass die Energielandschaft, die Faltungswege und Geschwindigkeit bestimmt, relativ übersichtlich ist und ein klares Optimum hat, das vom Protein "intuitiv gefunden" wird. Passiert dies nicht, ist ein derartiges Protein in seiner Funktion gestört, wenn nicht ganz unbrauchbar. Die Strukturbildung ist mit der Entstehen einer Siedlung vergleichbar: relativ schnell stehen die ersten Häuser, die sich allmählich zu Stadtteilen entwickeln und schließlich die ganze Stadt bilden.
Die korrekte Strukturbildung ist die Voraussetzung dafür, dass die Proteine ihre Funktionen fehlerfrei erfüllen können: Nach ihrer Bildung aus einzelnen Aminosäuren müssen sie sich in eine präzise dreidimensionale Struktur falten. Der Übergang von einer ungeordneten Kette von Aminosäuren in eine - und nur eine ganz spezifische der zahllosen Möglichkeiten, eine räumliche Anordnung einzunehmen, wird von der energetischen Situation bestimmt.

Die Gruppe um Prof. Josef Wachtveitl vom Institut für Physikalische und Theoretische Chemie setzt kurzzeit- spektroskopische Methoden ein, um primäre Prozesse der Strukturbildung bei Proteinen zu untersuchen. Sie laufen in der unvorstellbar kurzen Zeit von 10-12 bis 10-9 - einer billionstel bis einer milliardstel Sekunde - ab. Unter Einsatz neuartiger optischer Schalter können mit einem ultrakurzen Laserblitz Strukturmotive ineinander umgewandelt werden; diese Strukturbildung wird mit Laserlicht charakterisiert.

Prof. Werner Mäntele und Dr. Christian Zscherp vom Institut für Biophysik arbeiten mit Temperaturänderungen, um die Faltungsprozesse zu untersuchen. Mit infrarotem Messlicht wird die Bildung der Strukturmotive wie einer Helix oder eines Faltblattes verfolgt. Um die Entfaltung und Rückfaltung von Proteinen auch zeitlich auflösen zu können, wurde am Institut für Biophysik im Rahmen einer Physik-Diplomarbeit ein neuer Ansatz erfolgreich erprobt. Tatiana Nazarova baute eine Apparatur auf, die es ermöglicht, die Temperatur von Proteinproben mit einem Infrarot-Laserblitz in wenigen milliardstel Sekunden um bis zu 20° zu erhöhen. Durch diesen laserinduzierten Temperatursprung kann die Entfaltung des Proteins sehr schnell gestartet werden. Mit abstimmbaren Infrarot-Halbleiterlasern wird dann die Dynamik der Entfaltung und der Rückfaltung verfolgt.

Kontakt: Prof. Dr. Josef Wachtveitl, Inst. für Physikalische und Theoretische Chemie; Tel.: 069/798-29351; E-Mail: wveitl@theochem.uni-frankfurt.de; Prof. Dr. Werner Mäntele, Inst. für Biophysik; Tel.: 069/6301 5835; E-Mail: maentele@biophysik.uni-frankfurt.de

Gottfried Oy | idw

Weitere Berichte zu: Entfaltung Protein Proteinfaltung Strukturbildung

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Der Türsteher im Gehirn
06.08.2020 | Institute of Science and Technology Austria

nachricht Peptide: Forschungs-Erfolg mit den kleinen Geschwistern der Proteine
06.08.2020 | Hochschule Coburg

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: Projektabschluss ScanCut: Filigranere Steckverbinder dank Laserschneiden

Eine entscheidende Ergänzung zum Stanzen von Kontakten erarbeiteten Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler des Fraunhofer-Instituts für Lasertechnik ILT. Die Aachener haben im Rahmen des EFRE-Forschungsprojekts ScanCut zusammen mit Industriepartnern aus Nordrhein-Westfalen ein hybrides Fertigungsverfahren zum Laserschneiden von dünnwandigen Metallbändern entwickelt, wodurch auch winzige Details von Kontaktteilen umweltfreundlich, hochpräzise und effizient gefertigt werden können.

Sie sind unscheinbar und winzig, trotzdem steht und fällt der Einsatz eines modernen Fahrzeugs mit ihnen: Die Rede ist von mehreren Tausend Steckverbindern im...

Im Focus: ScanCut project completed: laser cutting enables more intricate plug connector designs

Scientists at the Fraunhofer Institute for Laser Technology ILT have come up with a striking new addition to contact stamping technologies in the ERDF research project ScanCut. In collaboration with industry partners from North Rhine-Westphalia, the Aachen-based team of researchers developed a hybrid manufacturing process for the laser cutting of thin-walled metal strips. This new process makes it possible to fabricate even the tiniest details of contact parts in an eco-friendly, high-precision and efficient manner.

Plug connectors are tiny and, at first glance, unremarkable – yet modern vehicles would be unable to function without them. Several thousand plug connectors...

Im Focus: Elektrogesponnene Vliese mit gerichteten Fasern für die Sehnen- und Bänderrekostruktion

Sportunfälle und der demografische Wandel sorgen für eine gesteigerte Nachfrage an neuen Möglichkeiten zur Regeneration von Bändern und Sehnen. Eine Kooperation aus italienischen und deutschen Wissenschaftler*innen forschen gemeinsam an neuen Materialien, um dieser Nachfrage gerecht zu werden.

Dem Team ist es gelungen elektrogesponnene Vliese mit hochgerichteten Fasern zu generieren, die eine geeignete Basis für Ersatzmaterialien für Sehnen und...

Im Focus: New Strategy Against Osteoporosis

An international research team has found a new approach that may be able to reduce bone loss in osteoporosis and maintain bone health.

Osteoporosis is the most common age-related bone disease which affects hundreds of millions of individuals worldwide. It is estimated that one in three women...

Im Focus: Neue Strategie gegen Osteoporose

Ein internationales Forschungsteam hat einen neuen Ansatzpunkt gefunden, über den man möglicherweise den Knochenabbau bei Osteoporose verringern und die Knochengesundheit erhalten kann.

Die Osteoporose ist die häufigste altersbedingte Knochenkrankheit. Weltweit sind hunderte Millionen Menschen davon betroffen. Es wird geschätzt, dass eine von...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Innovationstage 2020 – digital

06.08.2020 | Veranstaltungen

Innovationen der Luftfracht: 5. Air Cargo Conference real und digital

04.08.2020 | Veranstaltungen

T-Shirts aus Holz, Möbel aus Popcorn – wie nachwachsende Rohstoffe fossile Ressourcen ersetzen können

30.07.2020 | Veranstaltungen

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

Der Türsteher im Gehirn

06.08.2020 | Biowissenschaften Chemie

Kognitive Energiesysteme: Neues Kompetenzzentrum sucht Partner aus Wissenschaft und Wirtschaft

06.08.2020 | Energie und Elektrotechnik

Projektabschluss ScanCut: Filigranere Steckverbinder dank Laserschneiden

06.08.2020 | Verfahrenstechnologie

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