Molekulare Wäscheklammern

Tweezer Moleküle umklammern Teile von Proteinen und blockieren so deren Aktivität

06.03.2013 - Deutschland

Kleine pinzettenförmige Moleküle, sogenannte Tweezer, haben einen beachtlichen Einfluss auf Adaptorproteine. Sie klammern sich bei solchen an bestimmten Aminosäuren fest und beeinflussen so deren Zusammenspiel mit anderen Stoffen. Dies hat eine Kollaboration von Wissenschaftlern der Universität Duisburg-Essen, vom Chemical Genomics Centre der Max-Planck-Gesellschaft in Dortmund und vom Max-Planck-Institut für Kohlenforschung in Mülheim an der Ruhr entdeckt. Mithilfe von Computersimulationen haben sie Gesetzmäßigkeiten gefunden, an welchen Orten der Proteine sich die Klammern besonders gerne festsetzen. Dadurch können sie Voraussagen über die Wechselwirkungen zwischen diesen und anderen Eiweißen treffen. Da die untersuchten Proteine die Tumorunterdrückung beeinflussen, könnten die Tweezer in der Krebsforschung eine wichtige Rolle spielen.

Mithilfe von technischen Hilfsmitteln können Wissenschaftler heutzutage Moleküle ganz nach ihren Wünschen herstellen und diese beispielsweise zur Modulation von Proteinen nutzen. So haben Wissenschaftler der Universität Duisburg-Essen pinzettenförmige Moleküle erzeugt, sogenannte Tweezer, die sich wie Wäscheklammern an andere Moleküle heften und so deren Aktivität beeinflussen. Sie zielen dabei auf Adaptorproteine, die viele Prozess im Körper beeinflussen, beispielsweise die Stabilisation anderer Eiweiße.

Unterschiedliche Faktoren wie ein hoher Salzgehalt in der umgebenden Lösung oder verschiedene Bindungsstellen am Protein beeinflussen jedoch die Wirksamkeit solcher Tweezer. Die Forscher vom Max-Planck-Institut für Kohlenforschung in Mühlheim an der Ruhr wollten deshalb herausfinden, wo die Klammern bevorzugt zuschnappen. „Wir wussten schon, dass die Moleküle eine äußerst reaktionsfreudige Innenseite haben“, erklärt die Wissenschaftlerin Elsa Sanchez Garcia. „Damit umklammern sie dann besonders gerne die Aminosäure Lysin.“ Doch auch die Umgebung des Lysins hat einen großen Einfluss darauf, ob die Tweezer zuschnappen oder nicht.

In einem ersten Schritt ermittelte Sanchez Garcia und ihr Team deshalb zunächst die genaue Struktur der Adaptorproteine. Diese nutzten sie dann um anhand von Computermodellen die Auswirkung auf die Klammer-Aktivität zu simulieren. Tatsächlich fanden sie so heraus, welche bestimmte Art von Lysin die Tweezer an den Eiweißen bevorzugen. „Wir wissen jetzt, an welche Orte der Proteine die Moleküle am liebsten binden“, erklärt Sanchez Garcia. „Dadurch wiederum können wir Vorhersagen darüber treffen, wie sich die Eiweiße verhalten werden.“ Normalerweise interagieren die Adaptorproteine nämlich mit vielen anderen Stoffen in ihrer Umgebung. Die Klammern jedoch setzen sie außer Gefecht und stören damit weitreichende Signalketten.

Solche Erkenntnisse der Mühlheimer Wissenschaftler könnten einen wichtigen Nutzen in der medizinischen Forschung finden. Die Adaptorproteine haben ihrerseits nämlich bemerkenswerte Eigenschaften, so stabilisieren sie Proteine, die Zellen vor Tumoren schützen. „Wenn wir die Tweezer besser verstehen, könnten einmal vielleicht Therapien entwickeln werden, die gezielt an solchen Proteinen wirken“, erklärt Sanchez Garcia. Interessant ist dabei vor Allem, dass von den wasserlöslichen Tweezern bislang nichts über eventuelle Nebenwirkungen bekannt ist.

Originalveröffentlichung

Bier, David; Rose, Rolf; Bravo-Rodriguez, Kenny; Bartel, Maria; Ramirez-Anguita, Juan Manuel; Dutt, Som; Wilch, C.; Klärner, Frank; Sanchez-Garcia, Elsa; Schrader, Thomas and Ottmann, Christian, Molecular tweezers modulate 14-3-3 protein-protein interactions, Nature Chemistry (2013), 5, 234-239.

https://www.bionity.com/de/news/141969/molekulare-waescheklammern.html