Molekulare Chaperone unterstützen Proteinfaltung

Gene kodieren für Proteine - Moleküle, die überall im Körper fast alle Zellfunktionen und dadurch wiederum übergeordnete Funktionen des Organismus steuern. Dabei kommt es häufig zu Fehlfaltungen und Aggregationen, die, wenn sie nicht beseitigt werden, Alterungsprozesse, Krankheiten und Zelltod auslösen. Als Reparaturmechanismus fungiert normalerweise eine enzymatische Maschinerie, so genannte molekulare Chaperone.

Molekulare Chaperone unterstützen die korrekte Faltung und bewirken ATP-abhängig (Adenosin-Triphosphat) die Proteolyse (Abbau) falsch gefalteter Proteine. ATP ist der Energielieferant der Zelle, den molekulare Maschinen zur Erfüllung ihrer Aufgabe benötigen. EU-finanzierte Wissenschaftler untersuchten mittels hochmoderner Kernresonanzspektroskopie (NMR) im Rahmen von "Real-time studies of biological nanomachines in action by NMR" (NANOLIFE@WORK) die Chaperon-assistierte (erneute) Faltung von Proteinen.

Sie gewannen dabei Einblicke in die Mechanismen des ATP-induzierten konformationellen Zyklus (wiederholte Veränderung der Konformation molekularer Chaperone in verschiedenen Strukturen), einen passiven Mechanismus, mit dem Chaperone das Substrat schützen, sowie die Chaperon-assistierte Proteinfaltung.

Da die Proteinaggregation im Gehirn typisch für viele neurodegenerative Erkrankungen wie Alzheimer, Parkinson und Mukoviszidose ist, können genaue Kenntnisse zur Arbeit molekularer Chaperone neue Strategien gegen diese Proteinaggregation und daraus entstehende Krankheiten aufzeigen.

NANOLIFE@WORK lieferte wichtige Forschungsergebnisse zur Funktion von molekularen Chaperonen, deren medizinische Umsetzung sozioökonomisch enorm relevant sein dürfte. Die hochaufgelösten Daten zu molekularen Maschinen sind zudem für die künftige molekularbiologische Forschung von großer Tragweite.