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22.02.2013

Kleine Moleküle und ihr großer Einfluss auf umtriebige Proteine: Forscher experimentieren mit molekularen „Wäscheklammern“

Kleine Moleküle und ihr großer Einfluss auf umtriebige Proteine:
Forscher experimentieren mit molekularen „Wäscheklammern“

 

Kleine pinzettenförmige Moleküle, sogenannte Tweezer, haben einen beachtlichen Einfluss auf umtriebige Proteine: Forscher von der Universität Duisburg-Essen (UDE), vom Chemical Genomics Centre der Max-Planck-Gesellschaft in Dortmund und vom Max-Planck-Institut für Kohlenforschung in Mülheim an der Ruhr haben herausgefunden, dass „molecular tweezers“, die von Prof. Frank Klärner an der UDE entwickelt wurden, dazu geeignet sind, die Aktivitäten von Proteinen untereinander zu beeinflussen.

Die kleinen Pinzetten schnappen bei einem bestimmten Teil des Proteins zu, bleiben wie eine Wäscheklammer hängen und setzen diesen Teil so außer Gefecht. Aus Sicht der drei Teams um Thomas Schrader (UDE), Christian Ottman (Dortmund) und Elsa Sanchez Garcia (Mülheim an der Ruhr) ist das ein vielversprechender Ansatz für eine mögliche Anwendung im medizinischen Bereich, denn bislang ist nichts von eventuellen Nebenwirkungen der wasserlöslichen Tweezer bekannt.

Untersucht haben die Forscher ihre kleinen Pinzetten an bestimmten Adaptorproteinen, die viele Prozesse im Körper beeinflussen. „Wir wollten ganz genau wissen, wie die Tweezer an den Proteinen funktionieren“, erklärt Dr. Elsa Sanchez Garcia, die eine Max-Planck-Forschungsgruppe am Max-Planck-Institut für Kohlenforschung leitet. Die Tweezer, die über eine äußerst reaktionsfreudige Innenseite verfügen, umklammern besonders gerne die Aminosäure Lysin. Das ist ein Bestandteil der Proteine, mit denen die Forscher experimentiert haben. Doch auch die Umgebung des Lysins hat einen großen Einfluss darauf, ob die kleine „Wäscheklammer“ zuschnappt oder nicht.

Mithilfe von Computersimulationen haben Elsa Sanchez Garcia und ihr Kollege Kenny Bravo Rodriguez nun zeigen können, an welcher bestimmten Art von Lysin sich die Tweezer besonders gerne festsetzen – und warum das so ist.  „Wir können jetzt Regeln dafür aufstellen, wie sich die Tweezer verhalten“, sagt Elsa Sanchez Garcia. Das ermöglicht es, den Einfluss auf die Proteine vorherzusagen.

Die Wissenschaftler befinden sich noch in einem sehr frühen Stadium ihrer Forschung. Dennoch könnten ihre Erkenntnisse für die medizinische Forschung von Nutzen sein.
Denn auch die Adaptorproteine, die die Wissenschaftler für ihre Experimente verwenden, haben ihrerseits bemerkenswerte Eigenschaften. Beispielsweise sind sie in der Lage, andere Proteine zu stabilisieren, die Zellen vor  der Bildung von Tumoren schützen. Aufgrund dieser wichtigen Funktionen in vielen biologischen Prozessen könnten die Adaptorproteine im therapeutischen Bereich gegen schwere Erkrankungen wie Krebs eine Rolle spielen.

Ihre Ergebnisse haben die drei Forschungsgruppen aus Dortmund, Essen und Mülheim in bei Nature Chemistry veröffentlicht.