Proteine geben innerhalb des menschlichen K\u00f6rpers Informationen und Signale, indem sie ihre Strukturen ver\u00e4ndern: So binden zum Beispiel Hormone an f\u00fcr sie vorgesehene Zielproteine, wodurch sie dort eine Strukturver\u00e4nderung hervorrufen, die wiederum an anderer Stelle auf der Oberfl\u00e4che des Proteins neue Bindestellen f\u00fcr andere Proteine bildet. Diese Kopplung von unterschiedlichen, voneinander entfernten Bindestellen bezeichnen Forscher als Allosterie. Eine Unterbrechung dieser Kopplung f\u00fchrt dazu, dass Signale nicht weitergeleitet werden.<\/p>\n\n\n\n
Das kann durch gezielt daf\u00fcr designte Molek\u00fcle erreicht werden, die dadurch pharmakologische Wirkung als Schmerzmittel oder Chemotherapeutikum erhalten. Wichtige Einblicke in diese Mechanismen lieferte nun ein binationales Forschungsprojekt. <\/p>\n\n\n\n
Die Wissenschaftler haben zeitaufgel\u00f6st allosterische Ver\u00e4nderungen im Testprotein PDZ2 verfolgt, die durch die Bindung eines so genannten Liganden hervorgerufen werden \u2013 also eines Stoffes, der an ein Zielprotein anzudocken kann. Eine Arbeitsgruppe der Universit\u00e4t Z\u00fcrich f\u00fchrte hierzu zeitaufgel\u00f6ste Vibrationsspektroskopie durch, Physiker der Albert-Ludwigs-Universit\u00e4t simulierten am T\u00fcbinger Gro\u00dfrechner BinAC die entsprechenden Ver\u00e4nderungen auf atomistischer Ebene. Durch diese Kombination konnten die Wissenschaftler mit atomarer Aufl\u00f6sung und einem Zeitskalenbereich von Pico- bis Mikrosekunden nachvollziehen, wie eine Ver\u00e4nderung des Ligandenbindungsmodus durch das Protein l\u00e4uft. Diese Echtzeitbeobachtung der Signal\u00fcbertragung in Proteinen zeigte: Grundlage der Allosterie sind die Ver\u00e4nderungen sowohl der Struktur als auch der Dynamik des Proteins, die \u00fcber hierarchische Zeitskalen verl\u00e4uft. Deshalb braucht eine strukturelle Ver\u00e4nderung in etwa zehnmal l\u00e4nger als eine ihr vorangehende Ver\u00e4nderung.<\/p>\n\n\n\n