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.

Das könnte Sie auch interessieren
Mental Load

Was tun bei Mental Load? 10 praktische Tipps

Wenn unzählige To-do-Listen im Kopf rattern und die ständige Denk- und Planungsarbeit zu Erschöpfung führt, ist es Zeit etwas gegen das Phänomen Mental Load zu tun. Besonders betroffen sind häufig Frauen, die traditionell als „Managerinnen“ des Familienlebens agieren.

Scharlach-Aussschlag an Kinderhänden

Scharlach - Ursache, Symptome, Behandlung

Scharlach ist eine Infektionskrankhheit und gilt als Kinderkrankheit. Aber auch Erwachsene können erkranken. Lesen Sie hier mehr zu Symptomen und Behandlung.

Beckenbodenübungen

Beckenbodentraining: Warum eine starke Mitte wichtig ist

Ein gut trainierter Beckenboden ist entscheidend für das Wohlbefinden und die Gesundheit. Er stützt die inneren Organe, kann Sexualproblemen entgegenwirken und hilft, Inkontinenz vorzubeugen.

Einer jungen Frau wird ein Neurofeedback-Set angelegt

Wie funktioniert Neurofeedback?

Neurofeedback ist eine Form der Verhaltenstherapie, die gerne bei ADHS, Angst, Autismus , Burn-Out und Depression eingesetzt wird.