Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Wahlkampf im Körper: ForscherInnen zeigen, wie Krebsproteine ihr Programm durchsetzen

28.08.2017

Kinasen sind Enzyme, die andere Proteine verändern können. Sie spielen unter anderem bei der Entstehung von Krebs eine wichtige Rolle, da ihre Aktivität in Krebszellen sehr häufig stark erhöht sind. Erste Medikamente, die diese Veränderungen korrigieren, gehören heute zu den wirkungsvollsten Therapien, die es gibt. „Ein besseres Verständnis, was die Kinasen in der Zelle genau tun, wird zu noch effektiveren Behandlungsmöglichkeiten führen“, erklärt Univ.-Prof. Dr. Ulrich Stelzl vom Institut für Pharmazeutische Wissenschaften der Karl-Franzens-Universität Graz.

In einer aktuellen Publikation berichtet er mit seinem Team, wie die Kinasen vorgehen: Sie nutzen Protein-Netzwerke bei der Auswahl jener Stellen in der Zelle – diese werden Substrate genannt – an denen sie Modifizierungen vornehmen können. Die Ergebnisse wurden in der renommierten Fachzeitschrift „Cell Systems” veröffentlicht.


Wahlprognose in der Zelle: Protein-Netzwerke helfen den Kinasen ihre Substrate zu finden. Daher können sie sehr hilfreich bei der Vorhersage von Kinase-Substrat-Beziehungen sein.

Foto: Ulrich Stelzl

Pro menschlicher Zelle gibt es rund 500 Kinasen. Ihnen stehen an die 300.000 Substrate zur Auswahl, jedoch sprechen nicht immer alle auf die Veränderungsversuche an. Dennoch sind die Modifizierungen sehr koordiniert und bestimmen die Eigenschaften der Zellen. „Wir wissen, dass Kinasen an bestimmte Proteine ein Phosphat anhängen und so deren Wirkungsweise verändern“, erklärt Stelzl. „Allerdings ist es genauso wichtig zu verstehen, wie und wann die Enzyme ihre vielen Substrate selektieren.“

Dieses Auswahlverfahren ist nur schwer live zu beobachten, weil in der Zelle immer sehr viele verschiedene Prozesse gleichzeitig passieren und es außerdem nicht direkt messbar ist, welche Kinase gerade was macht. Stelzl vergleicht die Abläufe mit einem Wahlkampf:

„Ein Kandidat – das wäre die Kinase – ist auf der Suche nach potenziellen WählerInnen, den Substraten. Er besucht viele Veranstaltungen, verteilt seine Informationen über Flyer und versucht, beim Publikum anzudocken. Manche Angesprochenen werfen den Zettel weg, andere nehmen ihn mit – der Kandidat weiß aber nie mit Sicherheit, wer ihm letztlich wirklich seine Stimme geben wird, auch, weil die anderen Kandidaten das Gleiche versuchen. Eindeutige Prognosen des Wahlausgangs sind deshalb nur schwer anzustellen und oft steht man am Ende vor einem anderen Resultat als vorausgesagt war.“

Um dennoch herauszufinden, wie Kinasen ihre Substrate aufspüren, haben die ForscherInnen einen Trick angewandt. Sie transferierten menschliche Kinasen in Hefezellen, also in ein künstliches Umfeld, in dem sie genau beobachten konnten, wie sich die Enzyme verhalten. „Wir haben unseren Kandidaten sozusagen in ein konkurrenzfreies Umfeld verfrachtet, in dem es nur eine Wahlmöglichkeit gibt. So konnten wir jede Modifikation, die auf den Hefeproteinen passiert, eindeutig auf eine bestimmte Kinasen zurückführen“, schildert Stelzl. So wurde ersichtlich, dass die Enzyme die Protein-Interaktions-Netzwerke nutzen, um zu bestimmen, wo sie Veränderungen hervorrufen.

„Wenn das Netzwerk als Multiplikator verwendet wird, muss das einzelne Substrat gar nicht notwendigerweise erkannt werden“, erklärt Stelzl. Die Erkenntnis, dass Protein-Netzwerke – die auch in dem Labor der Arbeitsgruppe erstellt werden – sich für die Prognose der Kinase-Substrat-Beziehungen sehr gut eignen, lässt sich für die Entwicklung von besseren medikamentösen Krebstherapien nutzen.

Publikation:
Corwin T, Woodsmith J, Apelt F, Fontaine JF, Meierhofer D, Helmuth J, Grossmann A, Andrade-Navarro MA, Ballif BA, Stelzl U. Defining Human Tyrosine Kinase Phosphorylation Networks Using Yeast as an In Vivo Model Substrate. Cell Syst. 2017 Aug 23;5(2):128-139.e4. DOI: 10.1016/j.cels.2017.08.001. https://authors.elsevier.com/a/1Vbn58YyDfRBym

Mag. Gudrun Pichler | Karl-Franzens-Universität Graz
Weitere Informationen:
http://www.uni-graz.at

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Insekten teilen den gleichen Signalweg zur dreidimensionalen Entwicklung ihres Körpers
18.10.2019 | Universität zu Köln

nachricht Das Rezept für eine Fruchtfliege
18.10.2019 | Max-Planck-Institut für Biochemie

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: Die schnellste Ameise der Welt - Wüstenflitzer haben kurze Beine, aber eine perfekte Koordination

Silberameisen gelten als schnellste Ameisen der Welt - obwohl ihre Beine verhältnismäßig kurz sind. Daher haben Forschende der Universität Ulm den besonderen Laufstil dieses "Wüstenflitzers" auf einer Ameisen-Rennstrecke ergründet. Veröffentlicht wurde diese Entdeckung jüngst im „Journal of Experimental Biology“.

Sie geht auf Nahrungssuche, wenn andere Siesta halten: Die saharische Silberameise macht vor allem in der Mittagshitze der Sahara und in den Wüsten der...

Im Focus: Fraunhofer FHR zeigt kontaktlose, zerstörungsfreie Qualitätskontrolle von Kunststoffprodukten auf der K 2019

Auf der K 2019, der Weltleitmesse für die Kunststoff- und Kautschukindustrie vom 16.-23. Oktober in Düsseldorf, demonstriert das Fraunhofer-Institut für Hochfrequenzphysik und Radartechnik FHR das breite Anwendungsspektrum des von ihm entwickelten Millimeterwellen-Scanners SAMMI® im Kunststoffbereich. Im Rahmen des Messeauftritts führen die Wissenschaftler die vielseitigen Möglichkeiten der Millimeterwellentechnologie zur kontaktlosen, zerstörungsfreien Prüfung von Kunststoffprodukten vor.

Millimeterwellen sind in der Lage, nicht leitende, sogenannte dielektrische Materialien zu durchdringen. Damit eigen sie sich in besonderem Maße zum Einsatz in...

Im Focus: Solving the mystery of quantum light in thin layers

A very special kind of light is emitted by tungsten diselenide layers. The reason for this has been unclear. Now an explanation has been found at TU Wien (Vienna)

It is an exotic phenomenon that nobody was able to explain for years: when energy is supplied to a thin layer of the material tungsten diselenide, it begins to...

Im Focus: Rätsel gelöst: Das Quantenleuchten dünner Schichten

Eine ganz spezielle Art von Licht wird von Wolfram-Diselenid-Schichten ausgesandt. Warum das so ist, war bisher unklar. An der TU Wien wurde nun eine Erklärung gefunden.

Es ist ein merkwürdiges Phänomen, das jahrelang niemand erklären konnte: Wenn man einer dünnen Schicht des Materials Wolfram-Diselenid Energie zuführt, dann...

Im Focus: Wie sich Reibung bei topologischen Isolatoren kontrollieren lässt

Topologische Isolatoren sind neuartige Materialien, die elektrischen Strom an der Oberfläche leiten, sich im Innern aber wie Isolatoren verhalten. Wie sie auf Reibung reagieren, haben Physiker der Universität Basel und der Technischen Universität Istanbul nun erstmals untersucht. Ihr Experiment zeigt, dass die durch Reibung erzeugt Wärme deutlich geringer ausfällt als in herkömmlichen Materialien. Dafür verantwortlich ist ein neuartiger Quantenmechanismus, berichten die Forscher in der Fachzeitschrift «Nature Materials».

Dank ihren einzigartigen elektrischen Eigenschaften versprechen topologische Isolatoren zahlreiche Neuerungen in der Elektronik- und Computerindustrie, aber...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

VR-/AR-Technologien aus der Nische holen

18.10.2019 | Veranstaltungen

Ein Marktplatz zur digitalen Transformation

18.10.2019 | Veranstaltungen

Wenn der Mensch auf Künstliche Intelligenz trifft

17.10.2019 | Veranstaltungen

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

Insekten teilen den gleichen Signalweg zur dreidimensionalen Entwicklung ihres Körpers

18.10.2019 | Biowissenschaften Chemie

Volle Wertschöpfungskette in der Mikrosystemtechnik – vom Chip bis zum Prototyp

18.10.2019 | Physik Astronomie

Innovative Datenanalyse von Fraunhofer Austria

18.10.2019 | Informationstechnologie

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