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: Psoriasis-Stellen am Ellenbogen

Schuppenflechte (Psoriasis) behandeln: Therapien, Tipps und neue Ansätze

Die Schuppenflechte (Psoriasis) ist eine chronische Hauterkrankung, die für Betroffene oft eine große Belastung darstellt. In den letzten Jahren hat die Medizin jedoch große Fortschritte gemacht, sodass heute eine Vielzahl wirksamer Therapien zur Verfügung steht.

Zum Artikel: juckendes Ekzem: Hände mit roten Ekzemen.

Ekzem – Ursachen, Symptome und Behandlung

Ekzeme zählen zu den häufigsten Hauterkrankungen. Sie sind nicht ansteckend, jucken oft und verlaufen bei vielen Menschen chronisch. Häufig wirken Veranlagung und äußere Auslöser wie Reizstoffe oder Allergene zusammen.

Zum Artikel: Psoriasis-Arthritis: Hände mit geschwollenen geröteten Fingern.

Leben mit Psoriasis-Arthritis: Alltag, Tipps und Unterstützung

Psoriasis-Arthritis (PsA) ist eine chronisch-entzündliche Gelenkerkrankung, die oft in Verbindung mit der Hauterkrankung Psoriasis auftritt und den Alltag der Betroffenen stark beeinträchtigen kann.

Zum Artikel: gesunde vegane Gemüse:Bowl

Schuppenflechte und Ernährung: Was wirklich hilft

Trockene Haut, Juckreiz, immer wiederkehrende Schübe – Schuppenflechte kann den Alltag stark belasten. Viele Betroffene fragen sich deshalb: Kann die Ernährung einen Unterschied machen?