Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Molekulare Schere bietet neue Perspektive für Alzheimertherapie

04.10.2012
Ein internationales Forschungsteam unter Leitung des Spanischen Forschungsrates (CSIC) sowie Forscherinnen und Forschern der Christian-Albrechts-Universität zu Kiel (CAU) hat die atomare Struktur des menschlichen Enzyms Meprin β (beta) entschlüsselt.
Es handelt sich um eine so genannte Peptidase, die in Zusammenhang mit Entzündungskrankheiten, Krebs und der Alzheimer-Krankheit steht und an Prozessen wie Zellteilung und Zellausdifferenzierung beteiligt ist. Die neuen Erkenntnisse über Struktur und Funktion des Enzyms ermöglichen die Entwicklung von Wirkstoffen einer neuen Art gegen diese Krankheiten.

Die Studie wurde in der aktuellen Ausgabe des Fachjournals „Proceedings of the National Academy of Sciences” veröffentlicht. „Jetzt, wo wir wissen, wie Meprin β aussieht, wie es funktioniert und wie es mit den Krankheiten zusammenhängt, können wir gezielt nach Substanzen suchen, die seine Aktivität unterbinden, wenn diese schädlich wirkt“, erläutert Professor Xavier Gomis-Rüth, Wissenschaftler am Molekularbiologischen Institut des CSIC in Barcelona und Leiter des Projektes.
Meprin β ist ein Enzym, das im Organismus in der äußeren Wand von Zellen vorkommt. Seine normale Funktion ist es, bestimmte Eiweiße – zum Beispiel Wachstumsfaktoren – die ebenfalls in der Zellwand verankert sind, abzuschneiden. Auf diese Weise entlässt das Meprin β Eiweißfragmente in die Umgebung der Zelle. Dies ist ein vollkommen normaler, natürlicher Prozess – solange er mit einer nicht zu hohen und nicht zu niedrigen Intensität abläuft. Allerdings kann das Enzym unter bestimmten Umständen anormal wirken und zum Beispiel zu viele Eiweißfragmente freisetzen. Das kann dann zu einer Überfunktion der Proteinfragmente führen und damit zu Stoffwechselstörungen im menschlichen Körper. Solche Störungen treten üblicherweise in Zusammenhang mit Entzündungen, Krebs oder Alzheimer auf.

In ihrer Studie haben die Forscherinnen und Forscher nun herausgefunden, dass Meprin β aus zwei identischen Molekülen mit einer Furche in der Mitte besteht, eine sogenannte dimere Struktur. „Wir haben festgestellt, dass die Furche im Enzym sozusagen die Schere des Meprin β ist, also die Stelle, an der das Schneiden der Eiweiße passiert“, erklärt Professor Christoph Becker-Pauly vom Institut für Biochemie der CAU und Teilprojektleiter im Kieler Sonderforschungsbereich 877 „Proteolyse als regulatorisches Element in der Pathophysiologie“. Molekularbiologe Gomis-Rüth verweist auf die nächsten Forschungsziele: „Jetzt müssen wir Substanzen finden, die genau in die Furche passen und das Enzym bei Bedarf blocken können.“ Eine solche Substanz könnte der Schlüssel zu neuen Therapeutika gegen Entzündungskrankheiten, Krebs oder Alzheimer sein.

Die Forschungsarbeiten wurden gemeinsam mit dem Max-Planck-Institut für Biochemie und der Johannes Gutenberg-Universität Mainz sowie der Universität Bern durchgeführt.

Hintergrundinformationen

Wissenschaftlich gehört Meprin β zur Gruppe der Metalloproteasen. „Es ist in Bezug auf Struktur und Funktionsweise einzigartig unter den extrazellulären proteolytischen Enzymen. Mithilfe proteomischer Techniken konnten wir kürzlich in einer anderen Studie das Amyloid Precursor Protein (APP) als Substrat identifizieren. Es wurde deutlich, dass Meprin β Peptide freisetzen kann, welche Amyloid-Plaques bilden. Man geht davon aus, dass solche Plaques den ersten Schritt bei der Entstehung von Alzheimer darstellen“, ergänzt Becker-Pauly.

Weiterhin erklärt Becker-Pauly die methodische Herangehensweise: „Um die Struktur des menschlichen Enzyms gemeinsam mit Xavier Gomis-Rüth zu entschlüsseln, haben wir Insektenzellen für die Vervielfältigung der Moleküle genutzt. Die Kenntnisse der Enzymstruktur nutzen wir nicht nur, um die genauen Mechanismen der APP-Spaltung zu untersuchen, sondern auch um spezielle Hemmstoffe zu designen, die gegen neurodegenerative Krankheiten eingesetzt werden können.“

Originalpublikation:
Joan L. Arolas, C. Broder, T. Jefferson, T. Guevara, E. E. Sterchi, W. Bode, W. Stöcker, C. Becker-Pauly, and F. X. Gomis-Rüth (2012): Structural basis for the sheddase function of human meprin β metalloproteinase at the plasma membrane. PNAS, 109 (40), pp. 16131-16136, doi: 10.1073/pnas.1211076109, http://www.pnas.org/content/early/2012/09/11/1211076109.abstract

Weitere Informationen:
Webseite des Sonderforschungsbereiches 877: http://www.uni-kiel.de/Biochemie/sfb877/index.html
Link zur vorhergehenden Studie über APP-Spaltung: http://www.jbc.org/content/early/2012/08/09/jbc.M112.395608.long

Das folgende Bild steht zum Download bereit:
http://www.uni-kiel.de/download/pm/2012/2012-278-1.png
Bildunterschrift: Das Enzym Meprin β findet sich in der Zellwand (aufgereihte weiße Kreise). Das Enzym bindet mit seiner aktiven Furche (hellblau) an Eiweiße (rot), um diese zu spalten. Konzeptdarstellung.
Bild & Copyright: Christoph Becker-Pauly & Xavier Gomis-Rüth

Kontakt:
Prof. Xavier Gomis-Rüth
Molekularbiologisches Institut, Barcelona, CSIC
Tel: ++34/ 934 020 186
E-mail: fxgr@ibmb.csic.es

Prof. Christoph Becker-Pauly
Institut für Biochemie, CAU
Tel: ++49/ 431/ 880-7118
E-Mail: cbeckerpauly@biochem.uni-kiel.de

Dr. Boris Pawlowski | idw
Weitere Informationen:
http://www.uni-kiel.de/aktuell/pm/2012/2012-278-meprin.shtml

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Neuer Wirkstoff aus dem Regenwald
14.11.2018 | Julius-Maximilians-Universität Würzburg

nachricht Was das Meer zur Klimaregulierung beiträgt: Neue Erkenntnisse helfen bei der Berechnung
14.11.2018 | Jacobs University Bremen gGmbH

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: Mit Gold Krankheiten aufspüren

Röntgenfluoreszenz könnte neue Diagnosemöglichkeiten in der Medizin eröffnen

Ein Präzisions-Röntgenverfahren soll Krebs früher erkennen sowie die Entwicklung und Kontrolle von Medikamenten verbessern können. Wie ein Forschungsteam unter...

Im Focus: Ein Chip mit echten Blutgefäßen

An der TU Wien wurden Bio-Chips entwickelt, in denen man Gewebe herstellen und untersuchen kann. Die Stoffzufuhr lässt sich dabei sehr präzise dosieren.

Menschliche Zellen in der Petrischale zu vermehren, ist heute keine große Herausforderung mehr. Künstliches Gewebe herzustellen, durchzogen von feinen...

Im Focus: A Chip with Blood Vessels

Biochips have been developed at TU Wien (Vienna), on which tissue can be produced and examined. This allows supplying the tissue with different substances in a very controlled way.

Cultivating human cells in the Petri dish is not a big challenge today. Producing artificial tissue, however, permeated by fine blood vessels, is a much more...

Im Focus: Optimierung von Legierungswerkstoffen: Diffusionsvorgänge in Nanoteilchen entschlüsselt

Ein Forschungsteam der TU Graz entdeckt atomar ablaufende Prozesse, die neue Ansätze zur Verbesserung von Materialeigenschaften liefern.

Aluminiumlegierungen verfügen über einzigartige Materialeigenschaften und sind unverzichtbare Werkstoffe im Flugzeugbau sowie in der Weltraumtechnik.

Im Focus: Graphen auf dem Weg zur Supraleitung

Doppelschichten aus Graphen haben eine Eigenschaft, die ihnen erlauben könnte, Strom völlig widerstandslos zu leiten. Dies zeigt nun eine Arbeit an BESSY II. Ein Team hat dafür die Bandstruktur dieser Proben mit extrem hoher Präzision ausgemessen und an einer überraschenden Stelle einen flachen Bereich entdeckt. Möglich wurde dies durch die extrem hohe Auflösung des ARPES-Instruments an BESSY II.

Aus reinem Kohlenstoff bestehen so unterschiedliche Materialien wie Diamant, Graphit oder Graphen. In Graphen bilden die Kohlenstoffatome ein zweidimensionales...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Können Roboter im Alter Spaß machen?

14.11.2018 | Veranstaltungen

Tagung informiert über künstliche Intelligenz

13.11.2018 | Veranstaltungen

Wer rechnet schneller? Algorithmen und ihre gesellschaftliche Überwachung

12.11.2018 | Veranstaltungen

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

Automatisierte Klebfilmablage und Stringerintegration für den Flugzeugbau

14.11.2018 | Materialwissenschaften

Wie Algen und Kohlefasern die Kohlendioxidkonzentration in der Atmosphäre nachhaltig senken könnten

14.11.2018 | Biowissenschaften Chemie

Was das Meer zur Klimaregulierung beiträgt: Neue Erkenntnisse helfen bei der Berechnung

14.11.2018 | Biowissenschaften Chemie

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