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uni'wissen 01-2014

33 Proteine bestehen aus miteinander verbunde- nen Aminosäuren und sind lebenswichtige Bausteine des Körpers. Sie dienen als Werkzeu- ge für fast alle Aktivitäten des Organismus. Wäh- rend ihrer Synthese in der Zelle durchlaufen sie Stationen, die über ihre Faltung und ihren Zielort entscheiden. Was passiert, wenn ein Puzzleteil in diesem Prozess aus der Reihe tanzt? Prof. Dr. Sabine Rospert und ihr Team vom Institut für Biochemie und Molekularbiologie der Albert- Ludwigs-Universität haben zusammen mit ame- rikanischen Kolleginnen und Kollegen eine erstaunliche Entdeckung gemacht: In der Zelle existiert ein Mechanismus, der die Produktion von schadhaften Proteinen unterbindet, noch be- vor diese sich im Innern der Zelle als Abfall an- sammeln können. Ihren Ursprung haben Proteine, auch Poly- peptide genannt, in der Desoxyribonukleinsäure (DNA) des Zellkerns. Übersetzt in eine Messenger- Ribonukleinsäure (mRNA), eine Abfolge so ge- nannter Nukleotiden, verlässt die für die Synthese gespeicherte Information den Kern und wandert innerhalb der Zelle zu den Ribosomen, der nächsten Station. Die aus einer großen und ei- ner kleinen Untereinheit bestehenden Ribo- somenkomplexe machen den als Translation be- zeichneten nächsten Schritt möglich: Die mRNA fädelt sich zwischen die beiden Untereinheiten ein und gibt den Code zum Aufbau der Poly- peptidkette an eine Transfer-Ribonukleinsäure (tRNA) weiter. Dynamik am Tunnelausgang Die fast fertige Kette verlässt das Ribosom durch einen tunnelähnlichen Ausgang in der gro- ßen Untereinheit. An diesem Ort spielt sich ein dynamisches Geschehen ab. Unterschiedliche Proteinbiogenesefaktoren warten auf die entste- hende Kette, um an sie zu binden und sie in ei- nem komplexen Zusammenspiel an ihren Bestimmungsort zu schicken, wo sie weiter ver- ändert wird. „Wir forschen an vielen Proteinbio- genesefaktoren, und jeder Faktor wirft Fragen auf, die wir beantworten möchten“, sagt Rospert. „Klar ist, dass die Faktoren nicht alle gleichzeitig binden können, aber welcher bindet wann und wo?“ Es sei bekannt, dass jeder Faktor seine spezifische Funktion ausübe. Nun wollen die Forscherinnen und Forscher verstehen, wie ge- nau jeder dieser Faktoren wisse, wie seine Auf- gabe reguliert werde. „Wie kann es sein, dass die Faktoren im richtigen Moment am richtigen Ort sind?“, fragt Rospert. Zu der Proteinfaktoren- gesellschaft am Tunnelausgang gehören auch so genannte Chaperone, zu Deutsch „Anstands- damen“, die die Proteine bei der Faltung unter- stützen. „Diese Anstandsdamen würde ich sogar als Hebammen bezeichnen. Sie sind im Grunde genommen an der Geburt der Proteine beteiligt.“ Einer der Faktoren ist ein Signalerkennungs- partikel (signal recognition particle, SRP). Erkennt er auf der wachsenden Kette eines sekretorischen Proteins – zum Beispiel Insulin – eine bestimmte Signalsequenz, also eine charakteristische Abfol- ge von Aminosäuren, heftet er sich an. SRP sorgt mit einer kleinen Unterbrechung der Translation dafür, dass Zeit bleibt, die Kette an einen Rezeptor in der Membran des endoplasmatischen Retiku- lums (ER) zu binden. Das ER ist eine Abteilung der Zelle, in der sekretorische Proteine ihre end- gültige Faltung bekommen. Die Signalsequenz spaltet sich ab, und das Protein gelangt über den Rezeptor in das Innere des ER, wo die Endstufe der Verwandlung beginnt. Seit Langem ist bekannt, dass jede Zelle über eine ausgefeilte Qualitätskontrolle verfügt. An je- der Station der Proteinbiogenese kann etwas schieflaufen. Die Zelle setzt bei fehlgefalteten Proteinen einen hochwirksamen Komplex zur Ab- fallbeseitigung ein: das Proteasom. Es dient als Mülleimer für Proteine, die das Kontrollsystem der Zelle als defekt oder sogar schädlich erkannt hat. Die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaft- ler konzentrierten sich jedoch auf das Zusam- menspiel zwischen dem Proteinbiogenesefaktor „Wir haben uns gefragt, was passiert, wenn die Signalsequenz eines sekretorischen Proteins Mutationen aufweist“

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