idw – Informationsdienst Wissenschaft

Nachrichten, Termine, Experten

Grafik: idw-Logo
Science Video Project
idw-Abo

idw-News App:

AppStore

Google Play Store



Instance:
Share on: 
05/25/2023 19:00

Mikado in der Zelle: Anordnung von Proteinen könnte für Krankheiten verantwortlich sein

Dr. Christian Schneider Presse- und Öffentlichkeitsarbeit
Max-Planck-Institut für Polymerforschung

    Parkinson, Alzheimer oder die Huntington-Krankheit: Das Verhalten bestimmter Moleküle, die in subzellulären Prozessen eine Rolle spielen, beeinflusst die Entstehung solcher neurodegenerativen Erkrankungen. Wissenschaftler*innen aus dem Arbeitskreis von Mischa Bonn am Max-Planck-Institut für Polymerforschung und aus dem Labor von Sapun Parekh an der University of Texas haben nun ein bestimmtes Protein mit verschiedenen Methoden untersucht, um die Mechanismen hinter diesen Krankheiten besser zu verstehen.

    Die Vorgänge in den menschlichen Zellen werden durch verschiedene Enzyme und Proteine zeitlich und räumlich streng reguliert. Geraten diese Prozesse jedoch aus dem Gleichgewicht - etwa weil die Zellen erhöhtem Stress ausgesetzt sind - können diese Prozesse auch zu Krankheiten führen.
    So können Proteine beispielsweise "aggregieren", d. h. sich zusammenballen und ausgedehnte, geordnete, gerade Fasern bilden, ähnlich wie bei einem Mikado. Während die meisten Proteine eine klar definierte dreidimensionale Struktur haben, gibt es einige, die in der Zelle ohne jegliche Struktur, wie eine lange Schnur, vorkommen. Diese Kategorie von Proteinen wird als intrinsisch ungeordnet bezeichnet. In letzter Zeit haben solche intrinsisch ungeordneten Proteine als treibende Kraft für die zelluläre Organisation große Aufmerksamkeit erhalten und wurden mit Neurodegeneration in Verbindung gebracht. Es ist jedoch unklar, wie diese ungeordneten und flexiblen Proteine Struktur bilden, um das Mikado zu erzeugen.
    Ein Forscherteam des Max-Planck-Instituts für Polymerforschung und der University of Texas hat nun gezeigt, dass Grenzflächen die Aggregation eines Modellproteins mit intrinsischer Unordnung - genannt FUS (fused in sarcoma) - auslösen können. Dieses ungeordnete Protein ist in der Masse flexibel, aber an einer hydrophoben Grenzfläche bildet es Fasern. Diese FUS-Proteine bilden zusammenhängende "Mikado-Netzwerke", die sich nicht leicht auflösen lassen und tragen möglicherweise zur Entstehung neurodegenerativer Krankheiten bei.
    "Wir haben die Bildung von FUS-Fasern an der hydrophoben Grenzfläche mit Methoden der Lasertechnik, einschließlich Spektroskopie und Mikroskopie, untersucht", sagen Mischa Bonn und Yuki Nagata. Die Forschenden konnten die Bildung von Fasern durch die kollektive geordnete Anordnung von intrinsisch ungeordneten Proteinen beobachten. Die Wissenschaftler*innen zeigten außerdem, dass die Beweglichkeit der Proteine bei der Faserbildung drastisch reduziert ist: Die Proteine sitzen in den von ihnen gebildeten Fasern fest.
    "Wir konnten zeigen, dass hydrophobe Grenzflächen - zum Beispiel kleine ölige Tröpfchen in Zellen - eine molekulare Ordnung und Faserbildung auslösen können", erklärt Sapun Parekh, ebenfalls Gruppenleiter in Mischa Bonns Arbeitskreis und Professor an der Universität von Austin, Texas. "Diese Bildung findet bei erstaunlich niedrigen Konzentrationen statt: Konzentrationen, die 600-mal niedriger sind als die, die für die Bildung loser Proteincluster in Lösung notwendig sind", fügt Parekh hinzu.
    Die Forschenden hoffen, dass ihre Forschung zum künftigen Verständnis der Entstehung von neurodegenerativen Erkrankungen beitragen wird. Sie haben ihre Studie jetzt in der Zeitschrift Nature Chemistry veröffentlicht.


    Contact for scientific information:

    Dr. Yuki Nagata
    nagata@mpip-mainz.mpg.de

    Prof. Dr. Mischa Bonn
    bonn@mpip-mainz.mpg.de

    Prof. Dr. Sapun Parekh
    parekh@mpip-mainz.mpg.de


    Original publication:

    Daria Maltseva, Sayantan Chatterjee, Chun-Chieh Yu, Mateusz Brzezinski, Yuki Nagata, Grazia Gonella, Anastasia C. Murthy, Jeanne C. Stachowiak, Nicolas L. Fawzi, Sapun Parekh & Mischa Bonn: Fibril formation and ordering of disordered FUS LC driven by hydrophobic interactions; DOI: 10.1038/s41557-023-01221-1


    Images

    FUS-Proteine bilden zusammenhängende "Mikado-Netzwerke“. Diese könnten ein Baustein bei der Entstehung neurodegenerativer Krankheiten sein.
    FUS-Proteine bilden zusammenhängende "Mikado-Netzwerke“. Diese könnten ein Baustein bei der Entstehu ...

    © MPI für Polymerforschung


    Criteria of this press release:
    Journalists
    Biology, Chemistry, Medicine, Physics / astronomy
    transregional, national
    Scientific Publications
    German


     

    FUS-Proteine bilden zusammenhängende "Mikado-Netzwerke“. Diese könnten ein Baustein bei der Entstehung neurodegenerativer Krankheiten sein.


    For download

    x

    Help

    Search / advanced search of the idw archives
    Combination of search terms

    You can combine search terms with and, or and/or not, e.g. Philo not logy.

    Brackets

    You can use brackets to separate combinations from each other, e.g. (Philo not logy) or (Psycho and logy).

    Phrases

    Coherent groups of words will be located as complete phrases if you put them into quotation marks, e.g. “Federal Republic of Germany”.

    Selection criteria

    You can also use the advanced search without entering search terms. It will then follow the criteria you have selected (e.g. country or subject area).

    If you have not selected any criteria in a given category, the entire category will be searched (e.g. all subject areas or all countries).