Wie Anstandsdamen bei der Reifung von Proteinen helfen

Proteasomen sind Proteine, die für den Abbau von alten oder beschädigten Proteinen in menschlichen Zellen zuständig sind. Damit spielen sie eine große Rolle bei der Erforschung der Ursachen von Krebs und anderer Krankheiten.

Ein Team aus Kölner und Münchner Genetiker/innen konnte nun erforschen, wie sich die Teilstrukturen des Proteasoms bei ihrer Entstehung zusammenlagern und dabei verändern, und welche Rolle Assemblierungshelfer-Proteine (sogenannte Chaperone von engl. „Anstandsdame“) dabei spielen.

Die Studie “Proteasome assembly from 15S precursors involves major conformational changes and recycling of the Pba1–Pba2 chaperone” ist als Artikel in Nature Communications erschienen.

Das Proteasom ist eine in allen eukaryotischen Zellen, also Zellen mit Zellkern und somit auch in allen menschlichen Zellen, vorkommende und essentielle sogenannte Protease, die für den Abbau defekter, abnormer oder nicht mehr benötigter Proteine zuständig ist.

Das Proteasom hat sich in der letzten Zeit als eine wichtige Zielstruktur in der Therapie (drug target) bestimmter Krebserkrankungen etabliert. Außerdem hat es wegen seiner Funktionen bei der Beseitigung defekter Proteine eine wichtige Funktion, indem es der Zellalterung entgegen wirkt.

Komplexe Proteine wie die Proteasomen, die aus vielen Untereinheiten zusammengesetzt werden müssen, benötigen bei ihrer Assemblierung Helferproteine, sogenannte Chaperone. Diese binden an Untereinheiten und steuern die Reihenfolge der Aufbau- und Reifungsschritte.

Das Team von Genetiker/innen aus Köln und München erforschte das Proteasom der Bäckerhefe als Modellsystem, das strukturell dem menschlichen Proteasom sehr ähnlich ist. Dabei untersuchten sie den Entstehungsweg des Proteasoms mit Hilfe elektronenmikroskopischer (EM) Strukturanalysen. D

ie Kölner Genetiker/innen konnten im Zuge der Forschungen ein Verfahren entwickeln, das die Aufreinigung von Assemblierungsintermediaten des Proteasoms in ausreichenden Mengen ermöglichte, die dann von den Kollegen, insbesondere dem Doktoranden Malte Kock im Labor von Dr. Wendler in München für EM-Untersuchungen eingesetzt werden konnten.

Die Untersuchungen zeigten, wie Konformationsänderungen im Verlaufe der Assemblierung der Intermediate zum Ablösen eines dann nicht mehr benötigten Helferproteins führen, das dann wie ein Werkzeug für einen neuen Assemblierungsvorgang wieder zur Verfügung steht.

Die Studie wurde von den Kölner Genetiker/innen in Köln initiiert und in Zusammenarbeit mit den Laboren von Dr. Petra Wendler und Dr. Franz Herzog vom Genzentrum der Ludwig-Maximilians-Universität München durchgeführt. Mit dabei in Köln im Labor von Prof. Dr. Jürgen Dohmen war die Doktorandin Maria Nunes, (zusammen mit Malte Kock gleichberechtigte Hauptautorin der Arbeit), und Frau Dr. Paula C. Ramos, die zusammen mit Dr. Wendler korrespondiere Autorin ist.

Die Arbeit von Dr. Paula C. Ramos wurde durch die Wiedereinstiegsförderungen des Zukunftskonzepts der Universität zu Köln ermöglicht und unterstützt.

Artikel: www.nature.com/ncomms/2015/150122/ncomms7123/full/ncomms7123.html 

Bei Rückfragen: Professor Dr. Jürgen Dohmen
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