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Proteine sind die Baustoffe und Maschinen des Lebens. Sie halten die Zellen am Laufen. Was aber geschieht mit Proteinen, die nicht mehr benötigt werden oder solchen, die fehlerhaft produziert und gefaltet, ihre Aufgaben nicht erfüllen? Der Organismus verfügt über verschiedene molekulare Maschinerien, die auf höchst ausgeklügelte Weise solche Proteine in ihre Bestandteile zerlegen und abbauen. Wo dieser Auf-räumprozess versagt, können schwere Krankheiten wie zum Beispiel Alzheimer, Parkinson oder das Creutzfeld-Jakob-Syndrom durch Proteinablagerungen entstehen. Nobelpreisträger Prof. Robert Huber vom Max-Planck-Institut für Biochemie (Martinsried) stellte einige solcher molekularer "Abräummaschinen" auf der Internationalen Konferenz für "Structural Genomics" am Donnerstag, den 10. Oktober 2002 in Berlin-Buch bei seinem Eröffnungsvortrag vor. Erst kürzlich hatte seine Arbeitsgruppe die Struktur einer dieser Maschinen entschlüsseln kön-nen. Jetzt wollen die Wissenschaftler herausfinden, wie diese Proteinab-baumaschine funktioniert. Sie hoffen, dass es auf dieser Basis möglich sein wird, Medikamente zu entwickeln, die die gefürchteten Eiweißablagerungen verhindern.
Proteine erfüllen die vielfältigsten Aufgaben in- und außerhalb der Zelle: von der Signalgebung, über Stützfunktionen bis hin zur Sicherstellung des Energiebedarfs. Dementsprechend variabel ist auch ihre Lebensdauer: sie reicht von wenigen Minuten bei einigen Proteinen, die bestimmte Abschnitte der Zellteilung steuern, bis zur gesamten Lebensdauer eines Organismus, wie etwa bei Proteinen der Augenlinse.
Für den Abbau solcher Proteine, die im Innern der Zelle tätig sind, gibt es spezielle "Müllwagen", die so genannten Proteasomen. Sie schlucken und verarbeiten allerdings nur solche Proteine, die von Helfermolekülen entspre-chend markiert sind. Sie müssen entweder ein "Verfallsdatum" tragen, oder als "Ausschussware" der Proteinfabrik der Zelle, die Ribosomen, gekennzeichnet sein. Defekte Proteine, die nicht abgebaut werden, können in sich aber auch mit anderen Eiweißmolekülen verklumpen. Lagern sie sich in Nervenzellen ab, entstehen die gefürchteten Eiweißklumpen (Plaques) bei der Alzheimerschen Krankheit oder dem Creutzfeld-Jakob-Syndrom.
Um die Zahl defekter Proteine möglichst klein zu halten, produziert der Kör-per bestimmte Moleküle, die so genannten Hitzeschockproteine. Darunter gibt es "Anstandsdamen" (engl. Chaperon), die vom Weg abgekommene, also defekte Proteine, reparieren. Gelingt das nicht, tritt eine andere Gruppe von Proteinen auf den Plan, die so genannten Proteasen. Diese zerlegen die Proteine in ihre Bestandteile und sorgen dafür, dass sie abgebaut werden.
Prof. Huber und seine Mitarbeiter konnten kürzlich die dreidimensionale Struktur eines solchen Abbauhelfers entschlüsseln. Das besondere daran, dieses Hitzeschockprotein eines Bakteriums (E. coli) verfügt über beide be-schriebene Eigenschaften: es kann sowohl Proteine reparieren, als auch Proteine entsorgen. Vermutlich war nur die eine Eigenschaft, das Abbauen be-kannt, als man dem Protein seinen Namen gab. Es wird kurz als DegP (Degradation periplasma - Abbau-Protein im Periplasma) bezeichnet. Offenbar handelt es sich bei DegP um ein völlig neues System, ein Chaperon-Protease-System, wie Prof. Huber in Berlin berichtete. Die Hoffnung ist, dass es auf Grundlage dieser Erkenntnise in Zukunft möglich wird, neuartige Medikamente zu entwickeln. Diese müssten Helfereiweiße so steuern, dass sie ent-weder schadhafte Proteine reparieren oder defekte Proteine abbauen und so verhindern, dass sich Ablagerungen in Nervenzellen bilden und schwere Erkrankungen wie Alzheimer oder Creutzfeld-Jakob auslösen.
Die Konferenz in Berlin-Buch, die am Sonntag, den 13. Oktober 2002 zu Ende geht, wird vom Bundesforschungsministerium, der Europäischen Kommission (SPINE Network), den US-amerikanischen National Institutes of General Medical Sciences (NIGMS) und dem MDC unterstützt. Organi-satoren sind unter anderem Prof. Udo Heinemann (MDC und Freie Univer-sität Berlin, Sprecher der Proteinstrukturfabrik und Vertreter der Europäi-schen Sektion in der ISGO), Prof. Thomas C. Terwilliger (Los Alamos Na-tional Laboratory, Los Alamos/USA und Sprecher der nordamerikanischen Sektion der ISGO), Prof. Shigeyuki Yokomaya (Riken Genomic Sciences Center, Yokohama/Japan und Sprecher der asiatischen Sektion der ISGO).
Weitere Informationen erhalten Sie von
Barbara Bachtler
Pressestelle
Max-Delbrück-Centrum für Molekulare Medizin (MDC) Berlin-Buch
Robert-Rössle-Str.10
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Tel.: +49/30/9406-38 96
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Merkmale dieser Pressemitteilung:
Biologie, Chemie, Ernährung / Gesundheit / Pflege, Informationstechnik, Medizin
überregional
Buntes aus der Wissenschaft, Forschungsergebnisse, Wissenschaftliche Tagungen
Deutsch
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