Blockade in der zellulären Müllabfuhr

8. Juli 2013
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Proteine erfüllen ihre Aufgaben in der Zelle nur, wenn sie eine spezifische 3D-Struktur innehaben. Weil fehlgefaltete Proteine häufig toxisch sind, werden sie umgefaltet oder abgebaut. Forscher zeigen, dass bestimmte Proteinablagerungen einen Abbauweg für defekte Proteine blocken.

Proteinablagerungen in Zellen können schwere Leiden wie die Huntington-Krankheit verursachen. Die massiven Bewegungsstörungen, die bei dieser Krankheit auftreten, werden vermutlich durch Ablagerungen von bestimmten Proteinen, den polyQ-Proteinen hervorgerufen. Wissenschaftler der Forschungsabteilung „Zelluläre Biochemie” um F.-Ulrich Hartl konnten jetzt zeigen, wie diese Proteinablagerungen, auch Plaques genannt, das zelluläre Gleichgewicht empfindlich stören.

Zellen in der Balance

Die Gesamtheit aller zellulären Proteine bildet das Proteom, dessen Zusammensetzung über ein fein austariertes Gleichgewicht von Proteinherstellung und –abbau bestimmt wird. Dieser Prozess wird auf mehreren Ebenen reguliert. Zentrale Helfer sind hier die molekularen „Chaperone“, die Proteine bei der richtigen Faltung unterstützen oder aber bei irreparablen Fehlfaltungen dem Abbau zuführen. Dieses Vorgehen soll unter anderem die Bildung von Proteinplaques verhindern. Dem Team um Hartl gelang jetzt der Nachweis, dass polyQ-Ablagerungen in Hefe vor allem auf das Chaperon Sis1p wirken.

Anhäufungen von PolyQ-Proteinen (rot) verhindern den Abbau von fehlgefalteten Proteinen (grün) und sammeln sich in Einschlüssen im Zellinneren an. Der Zellkern ist in blau angefärbt. © Bild: Sae-Hun Park, Copyright: MPI für Biochemie.

Anhäufungen von PolyQ-Proteinen (rot) verhindern den Abbau von fehlgefalteten Proteinen (grün) und sammeln sich in Einschlüssen im Zellinneren an. Der Zellkern ist in blau angefärbt. © Bild: Sae-Hun Park, Copyright: MPI für Biochemie.

Dieses Molekül fungiert als zelluläres Shuttle: Es transportiert fehlgefaltete Proteine aus dem Zytosol in den Zellkern, wo sie abgebaut werden. Die schädlichen PolyQ-Plaques unterbinden diesen Prozess, indem sie Sis1p abfangen. „Dadurch häufen sich fehlgefaltete Proteine in der Zelle an, was zur Toxizität der PolyQ-Aggregate beitragen könnte“, sagt Sae-Hun Park, Wissenschaftler am MPI für Biochemie und Erstautor der Studie.

Weiterführende Studien

Möglicherweise laufen ähnliche Prozesse bei polyQ-Erkrankungen im Menschen ab. Denn auch in Säugerzellen werden fehlgefaltete Proteine aus dem Zytosol in den Kern transportiert. Hier spielt das Chaperon DnajB1 eine ähnliche Rolle wie Sis1p in Hefe. Das Team um Hartl geht nun sogar – entgegen herrschender Meinung – davon aus, dass dieser Abbauweg die wichtigste Art der Entsorgung fehlgefalteter Proteine aus dem Zellinneren ist. Weiterführende Studien sollen nun zeigen, ob und inwieweit diese Prozesse bei krankmachenden Proteinplaques eine Rolle spielen.

Originalpublikation:

PolyQ Proteins Interfere with Nuclear Degradation of Cytosolic Proteins by Sequestering the Sis1p Chaperone
Sae-Hun Park et al.; Cell, DOI: 10.1016/j.cell.2013.06.003; 2013

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Forschung, Medizin

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1 Kommentar:

Diabetes-Beraterin

Diese Meldung macht mich nachdenklich:
Die Tertiärstruktur der Proteine, die Unterschiede in der Elektronegativität, Wasserstoffbrücken etc. stellen ein empfindliches Gleichgewicht dar. Ich frage mich resp. die Runde: wie sieht das mit “processed Food” aus – kleben die auch irgendwann als Müll in den Zellen oder an den Arterien? Gibt es dazu Studien?

Bin gespannt auf Eure Rückmeldungen.
Foody

#1 |
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