Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

MDC-Forscher entdecken neue Regulationsebene bei wichtigem Protein

07.10.2016

Die Proteinkinase A (PKA) ist ein wichtiges Signalenzym, das sich im ganzen Körper findet und an vielen zellulären Prozessen beteiligt ist. Sie galt bislang als umfassend untersucht. Ein Forschungsteam des Max-Delbrück-Centrums für Molekulare Medizin in der Helmholtz-Gemeinschaft (MDC) hat nun eine neue Regulationsebene der PKA entdeckt und diese Ergebnisse in Nature Communications veröffentlicht.

Das MDC-Forschungsteam um Dr. Oliver Rocks untersucht Steuerungsmechanismen, die den Umbau des Zellskeletts kontrollieren. Bei einem Screening von Proteinen, die an diesem Prozess beteiligt sind, machten sie eine ungewöhnliche Entdeckung. So beobachteten die Wissenschaftler, dass eines dieser Proteine die katalytische Untereinheit der PKA bindet. „Es hat uns überrascht, diese Untereinheit als Bindungspartner zu finden, denn in der Regel ist für die Signalsteuerung der PKA die regulatorische Untereinheit zuständig“, berichtet der Forscher.


Unter dem Mikroskop: Rot fluoreszierende PKAC und grün fluoreszierendes ARHGAP36 sammeln sich zunächst in Zellbläschen (erscheinen gelb, oberes Bild), später verschwand dann die PKAC ganz (unten).

Bild: Rebecca Eccles, MDC.

Im klassischen Modell der PKA-Regulation docken die regulatorischen an den katalytischen Untereinheiten an und hindern diese daran, Signale zu senden. Die katalytischen werden von den regulatorischen Untereinheiten nur dann freigegeben, wenn die Zelle ein Signal erhält, das den Spiegel des zellulären Botenstoffs cAMP steigen lässt. cAMP bindet an die regulatorischen Untereinheiten und bringt diese so dazu, die katalytischen Untereinheiten freizugeben.

Im Screening band die katalytische Untereinheit der PKA (PKAC) an ein Protein namens ARHGAP36. Dr. Rebecca Eccles hat im Rahmen ihrer Promotion im Labor von Dr. Oliver Rocks untersucht, wie ARHGAP36 mit PKAC interagiert. Sie arbeitete zusammen mit anderen Wissenschaftlern vom MDC, vom Berliner Institut für Gesundheitsforschung (BIH), sowie Kooperationspartnern der Universität Liverpool. Die Forscherin entdeckte, dass ARHGAP36 die PKAC auf zwei Arten ausschalten kann: zum einen, indem es an sie bindet und ihre Aktivität blockiert, zum anderen indem es sie auf den Weg zu einem der Abfallschredder der Zelle schickt.

Die Aufgabe der PKA in der Zelle ist die Weiterleitung von Signalen, was die katalytische Untereinheit durch die Aktivität der Kinase erledigt – Kinasen hängen ein Phosphat-Molekül an ihre Zielproteine (Substrate). ARHGAP36 hindert die PKAC, ihre Substrate zu binden, ähnlich, wie ein im Schloss steckender Schlüssel das Öffnen der Tür verhindert. Da die PKA in fast allen Geweben vorkommt, wollten die Forscher wissen, wo und wann sie durch ARHGAP36 gehemmt wird. „ARHGAP36 ist ein starker Inhibitor, es ist also wichtig, dass es die PKA nicht einfach überall ausschaltet", erklärt Dr. Oliver Rocks. Er und sein Team fanden heraus, dass ARHGAP36 nicht ständig in sämtlichen Zellen vorhanden ist – seine Expression ist vielmehr recht eingeschränkt, zum Beispiel auf embryonale Muskelzellen.

Abnormal viel ARHGAP36 findet sich außerdem bei mindestens einem der vier Subtypen des Medulloblastoms, der am meisten verbreiteten Art von Hirntumoren bei Kindern. Auch beim Neuroblastom, einer weiteren häufigen Krebserkrankung des Nervensystems bei Kindern, ist dieses Protein in den Zellen in unnatürlich hoher Zahl vorhanden. Die genaue biologische Rolle von ARHGAP36 ist noch nicht verstanden, aber es liegt nahe, dass es an der Muskelentwicklung und bei manchen Krebsarten am Tumorwachstum beteiligt ist. So könnten Änderungen im PKA-Signalsystem bei vielen Krebsarten das Tumorwachstum beeinflussen. Zu verstehen, wie Signalwege gesteuert werden, kann auch bei der Medikamentenentwicklung von Nutzen sein. Über diese Wege lassen sich Proteine indirekt angreifen – und so Enzyme blockieren, die sonst schwer erreichbar sind.


Rebecca L. Eccles et al. (2016): „Bimodal antagonism of PKA signalling by ARHGAP3.“ Nature Communications. doi:10.1038/NCOMMS12963

Rebecca L. Eccles und Maciej T. Czajkowski haben gleichermaßen zur Arbeit beigetragen.

Weitere Informationen:

https://insights.mdc-berlin.de/de/2016/10/mdc-forscher-entdecken-neue-regulation... – Pressemitteilung auf den Seiten des MDC
http://dx.doi.org/10.1038/NCOMMS12963 – Publikation auf den Seiten von Nature Communications.

Vera Glaßer | Max-Delbrück-Centrum für Molekulare Medizin in der Helmholtz-Gemeinschaft

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Biomarker besser nachweisen: Bremer Forscher entwickeln neue Methode mit Mikrokapseln
14.08.2018 | Jacobs University Bremen gGmbH

nachricht Grönland: Tiefe des Schmelzwassereintrags beeinflusst Planktonblüte
14.08.2018 | GEOMAR Helmholtz-Zentrum für Ozeanforschung Kiel

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: Neue interaktive Software: Maschinelles Lernen macht Autodesigns aerodynamischer

Neue Software verwendet erstmals maschinelles Lernen um Strömungsfelder um interaktiv designbare 3D-Objekte zu berechnen. Methode wird auf der renommierten SIGGRAPH-Konferenz vorgestellt

Wollen Ingenieure oder Designer die aerodynamischen Eigenschaften eines neu gestalteten Autos, eines Flugzeugs oder anderer Objekte testen, lassen sie den...

Im Focus: New interactive machine learning tool makes car designs more aerodynamic

Scientists develop first tool to use machine learning methods to compute flow around interactively designable 3D objects. Tool will be presented at this year’s prestigious SIGGRAPH conference.

When engineers or designers want to test the aerodynamic properties of the newly designed shape of a car, airplane, or other object, they would normally model...

Im Focus: Der Roboter als „Tankwart“: TU Graz entwickelt robotergesteuertes Schnellladesystem für E-Fahrzeuge

Eine Weltneuheit präsentieren Forschende der TU Graz gemeinsam mit Industriepartnern: Den Prototypen eines robotergesteuerten CCS-Schnellladesystems für Elektrofahrzeuge, das erstmals auch das serielle Laden von Fahrzeugen in unterschiedlichen Parkpositionen ermöglicht.

Für elektrisch angetriebene Fahrzeuge werden weltweit hohe Wachstumsraten prognostiziert: 2025, so die Prognosen, wird es jährlich bereits 25 Millionen...

Im Focus: Robots as 'pump attendants': TU Graz develops robot-controlled rapid charging system for e-vehicles

Researchers from TU Graz and their industry partners have unveiled a world first: the prototype of a robot-controlled, high-speed combined charging system (CCS) for electric vehicles that enables series charging of cars in various parking positions.

Global demand for electric vehicles is forecast to rise sharply: by 2025, the number of new vehicle registrations is expected to reach 25 million per year....

Im Focus: Der „TRiC” bei der Aktinfaltung

Damit Proteine ihre Aufgaben in Zellen wahrnehmen können, müssen sie richtig gefaltet sein. Molekulare Assistenten, sogenannte Chaperone, unterstützen Proteine dabei, sich in ihre funktionsfähige, dreidimensionale Struktur zu falten. Während die meisten Proteine sich bis zu einem bestimmten Grad ohne Hilfe falten können, haben Forscher am Max-Planck-Institut für Biochemie nun gezeigt, dass Aktin komplett von den Chaperonen abhängig ist. Aktin ist das am häufigsten vorkommende Protein in höher entwickelten Zellen. Das Chaperon TRiC wendet einen bislang noch nicht beschriebenen Mechanismus für die Proteinfaltung an. Die Studie wurde im Fachfachjournal Cell publiziert.

Bei Aktin handelt es sich um das am häufigsten vorkommende Protein in höher entwickelten Zellen, das bei Prozessen wie Zellstabilisation, Zellteilung und...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Das Architekturmodell in Zeiten der Digitalen Transformation

14.08.2018 | Veranstaltungen

EEA-ESEM Konferenz findet an der Uni Köln statt

13.08.2018 | Veranstaltungen

Digitalisierung in der chemischen Industrie

09.08.2018 | Veranstaltungen

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

Kleine Helfer bei der Zellreinigung

14.08.2018 | Biowissenschaften Chemie

Neue Oberflächeneigenschaften für holzbasierte Werkstoffe

14.08.2018 | Materialwissenschaften

Fraunhofer IPT unterstützt Zweitplatzierten bei SpaceX-Wettbewerb

14.08.2018 | Förderungen Preise

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