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Rubrik: Tagesberichte |
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Zwei Arbeiten zu Chaperonen Analysen molekularer Anstandsdamen | |
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Chaperone helfen Proteinen, sich korrekt zu falten. Gleich zwei Arbeiten von ETH-Forschenden befassen sich mit den biochemischen „Anstandsdamen“. Die eine zeigt einen neuen Typ Chaperon, der die Faltung von Zielproteinen beschleunigt, die andere ein Chaperon, das als Wiege gleich bei der „Geburt“ von Proteinen dient. Beide Studien aus dem ETH- Institut für Molekularbiologie und Biophysik sind im Wissenschaftsmagazin „Nature“ erschienen. Von Christoph Meier Ein korrektes Auftreten ist nicht nur für Menschen wichtig, sondern auch für Proteine. Haben Chaperone als Anstandsdamen nach dem viktorianischen Zeitalter in England für menschliche Gesellschaften an Bedeutung verloren, so sind die gleichnamigen Moleküle in der Biologie ein hochaktuelles Forschungsgebiet. Das belegen auch zwei neue Arbeiten von ETH-Forschenden. Beide Arbeiten sind Teil des Nationalen Forschungsschwerpunktes „Structural Biology“ (1), der von der ETH und vom Nationalfonds unterstützt wird und an dem die ETH unter anderem mit dem Institut für Molekularbiologie und Biophysik beteiligt ist (2). Die Pili von E. coli In der Blase des Menschen gibt es immer wieder einige unangenehme Bewohner, nämlich E. coli-Bakterien, die eine Entzündung auslösen können. Um ihre peinigende Wirkung zu entfalten, müssen die Mikroorganismen sich zuerst an die Wände der Blasenzellen anheften. Das gelingt ihnen dank fadenartiger Strukturen, Pili genannt. Die Forschungsgruppe des ETH-Professors Rudi Glockshuber versucht zu verstehen, wie diese Pili, die aus bis zu 3000 Protein-Untereinheiten bestehen, in der Zelle zusammengebaut werden. Dies könnte schliesslich auch Hinweise auf neue Therapien liefern. Bei ihrer neuen Arbeit, die diesen Donnerstag in „Nature“ erschienen ist, galt das besondere Augenmerk der Forscher der Anstandsdame FimC (3). Man wusste, dass dieses Protein für die Pilusbildung benötigt wird, aber nicht exakt warum. Um den Mechanismus aufzuschlüsseln, variierten die Wissenschaftler ein Experiment, bei dem in vitro FimC mit zwei Untereinheiten des Pilus’, FimG und FimF, zusammengebracht wurde. FimG wurde in ungefalteter Form eingesetzt, um zu überprüfen, auf welche Weise und wie schnell die Faltung des Proteins vollzogen wird. FimF, das im Pilus die Nachbaruntereinheit von FimG darstellt, sollte Aufschluss geben, ob auch andere Moleküle, die FimG zumindest in der gefalteten Form binden können, die Faltung dieses Proteins durch ihre Präsenz beeinflussen. Begleitschutz Als die Forscher die Reaktion verfolgten, zeigte sich, dass innerhalb weniger Sekunden sehr viele FimC-FimG-Komplexe gebildet werden. Danach lösen sich die beiden Moleküle langsam wieder voneinander und FimG verbindet sich mit FimF. Nach rund 60 Stunden gibt es fast nur noch FimG-FimF-Komplexe. Was bedeutet das nun? „Unsere Resultate zeigen, dass FimC fähig ist, ungefaltetes FimG zu erkennen und dessen Faltung bis um das Hundertfache zu beschleunigen“, erklärt Rudi Glockshuber. „FimF ist dazu nicht in der Lage, obwohl es stabilere Komplexe mit FimG bildet als FimC.“ Dieser Prozess macht auch biologisch viel Sinn. Die Pilusbildung geschieht im Raum zwischen der inneren und äusseren Zellmembran. Wird nun das ungefaltete FimG von FimC abgefangen, verhindert es eine voreilige FimG-FimF-Komplexierung. Diese darf für eine erfolgreiche Pilusbildung nämlich erst an der äusseren Zellmembran stattfinden.
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FimC stellt somit für FimG nicht nur einen Faltungsbeschleuniger dar, sondern bietet dem Molekül auch einen Begleitschutz, um zur äusseren Membran zu gelangen. Eine Anstandsdame, die antreibt Was aber macht FimC mit den anderen Untereinheiten des Pilus? Aufgrund der grossen Ähnlichkeiten zwischen FimG und den anderen Untereinheiten und noch nicht publizierter Resultate gehen die ETH-Forscher davon aus, dass das Chaperon allen Pilusuntereinheiten bei deren Faltung hilft und den ganzen Prozess der Pilusbildung beschleunigt. Somit stellt FimC einen neuen Typ von molekularer Anstandsdame dar. Denn bisher war noch kein Chaperon bekannt, dass bei allen seinen Substraten eine beschleunigte Faltung bewirkt. Obwohl mit der neuen Arbeit das Rätsel gelöst ist, wie E. coli es schafft, innert Minuten Pili zu bilden, arbeiten Glockshuber und sein Team weiter auf diesem Gebiet. Das grosse Ziel dabei ist, den ganzen Prozess der Pilusbildung in vitro aus den gereinigten Einzelkomponenten nachzuvollziehen, um ihn im Detail verstehen zu können.
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