HSF1: Dreierteam im Hitzeschock-Einsatz

19. Februar 2016
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Zellulärer Stress aktiviert den Hitzeschock-Transkriptionsfaktor 1 (HSF1). Dieser bindet an DNA-Abschnitte und stößt so die Produktion der zellulären Helfer an. Mittels der Röntgenstrukturanalyse konnte man beobachten, dass drei HSF1-Moleküle für eine stabile Bindung benötigt werden.

In den Zellen unseres Körpers gibt es Hitzeschockproteine. Sie kommen bei zellulärem Stress wie erhöhter Temperatur, UV-Strahlung, oder auch bei Krebs zum Einsatz. Hitzeschockproteine helfen anderen Proteinen ihre funktionelle Struktur aufrechtzuerhalten und geschädigte Proteine abzubauen. So wird der zellulären Ausnahmesituation entgegengewirkt.

Hilfe für fehlgefaltete Proteine

Wie Einsatzleiter der Feuerwehrzentrale fungiert in den Zellen der Hitzeschock-Transkriptionsfaktor 1 (HSF1). Er bindet an bestimmte DNA-Sequenzen, die die Bauanleitungen der zellulären Helfer kodieren. Durch die Aktivierung von HSF1 wird die Produktion der funktionellen Hitzeschockproteine angeworfen. Wie HSF1 genau an die DNA bindet hat jetzt Andreas Bracher zusammen mit seinem Team am Max-Planck-Institut für Biochemie in Martinsried gezeigt. „Mittels der Röntgenstrukturanalyse haben wir die exakte Anordnung der Moleküle untersucht“, erklärt Tobias Neudegger, Erstautor der Studie.

Für eine stabile Interaktion von HSF1 und DNA lagern sich drei HSF1-Moleküle (weiß, blau, grau) zusammen. So wird die Produktion von zellulären Krisenhelfern, den Hitzeschockproteinen aktiviert. © Tobias Neudegger, MPI für Biochemie

„Wir konnten zeigen, wie sich beim zellulären Stress drei identische HSF1-Moleküle zusammenlagern. Erst so entsteht eine stabile DNA-HSF1-Verbindung. Ist HSF1 nicht an DNA gebunden, liegt jedes einzelne HSF1-Molekül in einem inaktiven Zustand in der Zelle vor“, erklärt Neudegger weiter. Auch für die Behandlung von Krankheiten kann die vermehrte Produktion von Hitzeschock-Proteinen von Vorteil sein. „Da wir jetzt die Struktur von HSF1 kennen, können Medikamente entwickelt werden, die HSF1 aktivieren oder deaktivieren und so die zellulären Helfer herstellen oder deren Herstellung hemmen“, erklärt Bracher die zukünftige Richtung der HSF1-Forschung. So könnten falsch gefaltete Proteine in den Zellen repariert werden oder kaputte Proteine besser abgebaut werden. Fehlgefaltete Proteine gibt es vor allem in der Huntington-Krankheit, Alzheimer und Parkinson, sowie auch in Krebszellen.

Originalpublikation:

Structure of human heat-shock transcription factor 1 in complex with DNA
Tobias Neudegger et al.; Nature Structural & Molecular Biology, doi: 10.1038/nsmb.3149; 2016

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