Tumorbildung: Modifikation als Protein-Controller

20. August 2015
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Durch eine Lysin-Acetylierung können die Funktionen des Ran-Proteins gesteuert werden, damit sie nicht zur Tumorbildung beitragen können. Das gezielte Ausschalten von Ran über das Modifikationssystem könnte daher neue Therapieansätze liefern.

Dem Team um Dr. Michael Lammers vom Exzellenzcluster CECAD an der Universität zu Köln gelang die Identifizierung eines neuen Regulationsmechanismus des Proteins Ran. Die Wissenschaftler konnten nachweisen, dass alle essentiellen Funktionen des kleinen GTP-bindenden Proteins Ran über Lysin-Acetylierung gesteuert werden können. Ran ist an einer Vielzahl wichtiger zellulärer Prozesse, wie zum Beispiel der Zellteilung und dem Proteintransport, beteiligt. Eine Fehlregulation dieser Prozesse hat drastische Konsequenzen für die normale Zellentwicklung. Viele Tumoren weisen eine erhöhte Konzentration von Ran bzw. dessen Interaktionspartnern auf. Das gezielte Ausschalten von Ran über das Modifikationssystem könnte daher neuartige Therapieansätze liefern.

Lysin-Acetylierung reguliert Schalterprotein

Das kleine Protein Ran ist ein molekularer Schalter, der je nach dem Nukleotid-Beladungszustand ein- oder ausgeschaltet ist. Eine Fehlregulation dieser Schalterproteine, kann drastische Konsequenzen für essentielle Zellfunktionen haben. Mithilfe hochauflösender quantitativer Massenspektrometrie konnte gezeigt werden, dass das Ran-Protein an einer Vielzahl seiner Aminosäuren, sogenannten Lysinen, durch Anhängen einer Acetyl-Gruppe modifiziert werden kann. Derartige Modifikationen werden erst nach der erfolgten Proteinbiosynthese an das fertig gefaltete Protein angefügt und können die Funktionen des Proteins grundlegend verändern und steuern. Einige dieser Acetylierungsstellen konnten in funktionell sehr wichtigen Regionen innerhalb des Ran-Proteins gefunden werden.

„Wir konnten mit einem kombinierten synthetisch-biologischen, biochemischen und zellbiologischen Ansatz zeigen, dass nahezu alle essentiellen Ran-Funktionen durch diese Lysin-Acetylierung gesteuert werden. Das war bis dahin vollständig unbekannt. Ein großer Erfolg ist, dass wir zudem für einige der Stellen die spezifischen Enzyme identifizieren konnten, die diese Modifikation an das Protein anbringen und auch wieder entfernen können. Dieses könnte die Entwicklung neuartiger Therapeutika in der Tumortherapie ermöglichen“, so Lammers.

Originalpublikation:

Small GTP-binding protein Ran is regulated by posttranslational lysine acetylation
Susanne de Boor et al.; PNAS, doi: 10.1073/pnas.1505995112; 2015

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Forschung, Medizin, Onkologie

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