Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

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

nächste Meldung

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

nächste Meldung

Im Focus: Grüne Spintronik: Mit Spannung Superferromagnetismus erzeugen

Ein HZB-Team hat zusammen mit internationalen Partnern an der Lichtquelle BESSY II ein neues Phänomen in Eisen-Nanokörnern auf einem ferroelektrischen Substrat beobachtet: Die magnetischen Momente der Eisenkörner richten sich superferromagnetisch aus, sobald eine elektrische Spannung anliegt. Der Effekt funktioniert bei Raumtemperatur und könnte zu neuen Materialien für IT-Bauelemente und Datenspeicher führen, die weniger Energie verbrauchen.

In heutigen Datenspeichern müssen magnetische Domänen mit Hilfe eines externen Magnetfeld umgeschaltet werden, welches durch elektrischen Strom erzeugt wird....

Im Focus: Regensburger Physiker beobachten, wie es sich Elektronen gemütlich machen

Und können dadurch mit ihrer neu entwickelten Mikroskopiemethode Orbitale einzelner Moleküle in verschiedenen Ladungszuständen abbilden. Die internationale Forschergruppe der Universität Regensburg berichtet über ihre Ergebnisse unter dem Titel “Mapping orbital changes upon electron transfer with tunnelling microscopy on insulators” in der weltweit angesehenen Fachzeitschrift ,,Nature‘‘.

Sie sind die Grundbausteine der uns umgebenden Materie - Atome und Moleküle. Die Eigenschaften der Materie sind oftmals jedoch nicht durch diese Bausteine...

Im Focus: Regensburg physicists watch electron transfer in a single molecule

For the first time, an international team of scientists based in Regensburg, Germany, has recorded the orbitals of single molecules in different charge states in a novel type of microscopy. The research findings are published under the title “Mapping orbital changes upon electron transfer with tunneling microscopy on insulators” in the prestigious journal “Nature”.

The building blocks of matter surrounding us are atoms and molecules. The properties of that matter, however, are often not set by these building blocks...

Im Focus: Universität Konstanz gewinnt neue Erkenntnisse über die Entwicklung des Immunsystems

Wissenschaftler der Universität Konstanz identifizieren Wettstreit zwischen menschlichem Immunsystem und bakteriellen Krankheitserregern

Zellbiologen der Universität Konstanz publizieren in der Fachzeitschrift „Current Biology“ neue Erkenntnisse über die rasante evolutionäre Anpassung des...

Im Focus: University of Konstanz gains new insights into the recent development of the human immune system

Scientists at the University of Konstanz identify fierce competition between the human immune system and bacterial pathogens

Cell biologists from the University of Konstanz shed light on a recent evolutionary process in the human immune system and publish their findings in the...