Skip to main content
Forscher mit Pipette
Foto: Rattiya Thongdumhyu/shutterstock

Echtzeitbeobachtung der Signalübertragung

Proteine geben innerhalb des menschlichen Körpers Informationen und Signale, indem sie ihre Strukturen verändern: So binden zum Beispiel Hormone an für sie vorgesehene Zielproteine, wodurch sie dort eine Strukturveränderung hervorrufen, die wiederum an anderer Stelle auf der Oberfläche des Proteins neue Bindestellen für andere Proteine bildet. Diese Kopplung von unterschiedlichen, voneinander entfernten Bindestellen bezeichnen Forscher als Allosterie. Eine Unterbrechung dieser Kopplung führt dazu, dass Signale nicht weitergeleitet werden.

Das kann durch gezielt dafür designte Moleküle erreicht werden, die dadurch pharmakologische Wirkung als Schmerzmittel oder Chemotherapeutikum erhalten. Wichtige Einblicke in diese Mechanismen lieferte nun ein binationales Forschungsprojekt. 

Die Wissenschaftler haben zeitaufgelöst allosterische Veränderungen im Testprotein PDZ2 verfolgt, die durch die Bindung eines so genannten Liganden hervorgerufen werden – also eines Stoffes, der an ein Zielprotein anzudocken kann. Eine Arbeitsgruppe der Universität Zürich führte hierzu zeitaufgelöste Vibrationsspektroskopie durch, Physiker der Albert-Ludwigs-Universität simulierten am Tübinger Großrechner BinAC die entsprechenden Veränderungen auf atomistischer Ebene. Durch diese Kombination konnten die Wissenschaftler mit atomarer Auflösung und einem Zeitskalenbereich von Pico- bis Mikrosekunden nachvollziehen, wie eine Veränderung des Ligandenbindungsmodus durch das Protein läuft. Diese Echtzeitbeobachtung der Signalübertragung in Proteinen zeigte: Grundlage der Allosterie sind die Veränderungen sowohl der Struktur als auch der Dynamik des Proteins, die über hierarchische Zeitskalen verläuft. Deshalb braucht eine strukturelle Veränderung in etwa zehnmal länger als eine ihr vorangehende Veränderung.

Referenzen:
Universität Zürich, Universität Freiburg

Real-time observation of ligand-induced allosteric transitions in a PDZ domain, PNAS 2020, https://www.pnas.org/content/early/2020/10/02/2012999117.short?rss=1

  • Autor

    Dr. Rosalia Rutter

    Medizinjournalistin

    Dr. Rosalia Rutter ist eine freie Medizinjournalistin mit einem Studium der Ernährungswissenschaften und Biochemie an der Universität Wien. Sie verfügt über langjährige Expertise im Verfassen medizinischer Inhalte.

Zum Artikel: Algenöl: Glas mit grünen Algenöl und Kapseln mit Omega-3-Fettsäure

Omega-3-Fettsäuren in der veganen Ernährung: Wie Algenöl den Bedarf decken kann

Vegane Ernährung erfordert besondere Aufmerksamkeit bei der Zufuhr von Omega-3-Fettsäuren. Diese sind wichtig für Herz, Gehirn und Sehkraft und kommen hauptsächlich in Fisch vor. Algenöl ist hier eine ausgezeichnete pflanzliche Alternative.

Zum Artikel: Sammlung von Lebensmitteln mit 0mega-3-Fettsäure

Warum Omega-3-Fettsäuren so wichtig für Ihre Gesundheit sind

Omega-3-Fettsäuren gelten vielfach als Wunderwaffe für die menschliche Gesundheit. Die Kapseln aus Fischöl sollen die Herz-Kreislauf-Funktion unterstützen, die Gehirnfunktion fördern und entzündliche Prozesse im Körper regulieren.

Zum Artikel: Eisenmangel: müde Frau auf dem Sofa

Eisenmangel - Häufige Ursachen, typische Symptome und Behandlung

Zu einem Eisenmangel kommt es, wenn die Zufuhr oder Aufnahme von Eisen vermindert sind, wenn der Eisenbedarf steigt oder dem Körper Eisen verloren geht.