Die Struktur von intra-Membran-Proteasen

Membranproteine ​​stellen ein Drittel der Proteine ​​von lebenden Organismen. Obwohl die Hälfte der Arzneimittel-Targets Membranproteine ​​sind, wurde nur 1% davon strukturell charakterisiert. Presenilin ist eine intramembranäre Protease, die an verschiedenen physiologischen Prozessen beteiligt ist sowie an der Entstehung von Alzheimer.

Frühere Versuche, die Struktur des humanen Proteins Presenilin zu bestimmen, waren nicht erfolgreich. Aus diesem Grund untersuchten die Wissenschaftler des EU-finanzierten Projekts INTRAMEMPROT (Mechanistic and structural insight into di-aspartyl intramembrane proteases) stellvertretend ihre prokaryotischen Preselinin-Homologe (PSH). Ziel war es, strukturelle und funktionelle Einblick in eine Familie von Membranproteinen von Archaea zu gewinnen, weil sie in ihrer Struktur mit Presenilin verwandt sind.

Sie klonten 33 verschiedene PSH sowie enzymstabilisierende Mutanten für die Expression bei E. coli. Die Wissenschaftler schufen und purifizierten erfolgreich zehn dieser PSH-Klone. Doch trotz umfangreicher Optimierungsbemühungen, um gute Kristalle von PSH zu erhalten, verhinderte eine unzureichende Röntgenbeugung die strukturelle Untersuchung von PSH.

Daher verlegte das Konsortium seine Anstrengungen auf die Strukturbestimmung von CDP-Alkohol-Phosphotransferasen. Dabei handelt es sich um Membranproteine, die für die Biosynthese von grundlegenden Membranlipiden verantwortlich sind. Ein solches Lipoid, Cardiolipin, ist von zentraler Bedeutung in Atmungsprozessen von Bakterien und eukaryotischen Mitochondrien. Die Struktur einer CDP-Alkohol-Phosphotransferase von Archen wurde bestimmt, um erstmals einen Einblick in den Reaktionsmechanismus dieser Familie von Membran-eingebetteten Enzymen zu liefern.

Zusammen überwanden die Aktivitäten von INTRAMEMPROT erfolgreich allgemeine Einschränkungen im Zusammenhang mit der Strukturbestimmung von membrangebundenen Enzymen. Die gewonnenen Informationen führten zu wichtigen Schlussfolgerungen in Bezug auf ihre Substrat-Bindungsdomänen und Konformationsänderungen. Schließlich könnte die angepasst Methodik auch auf die Kristallisation von anderen Proteinen erweitert werden.