Hitzeschockprotein Arbeitsweise des Hitzeschockproteins Hsp90 aufgeklärt

Wenn Zellen in Stress geraten, leistet das Hitzeschockprotein Hsp90 einen wichtigen Beitrag zum Überleben der Zelle. Forscher aus München haben nun die Arbeitsweise des Hsp90 aufgeklärt.

Anbieter zum Thema

TOSOH Bioscience GmbH

Elementar Analysensysteme GmbH

Technische Universität München Umwelthygiene

München – Das Hitzeschockprotein Hsp90 ist für Zellen von zentraler Bedeutung, da es viele grundlegende Prozesse entscheidend steuert. Es ist zum Beispiel maßgeblich daran beteiligt, dass Aminosäureketten zu funktionierenden Proteinen mit einer genau definierten räumlichen Struktur gefaltet werden. Vor allem dann, wenn die Zelle durch Hitze, Vergiftungen oder Sauerstoffmangel hohem Stress ausgesetzt ist, wird das Protein vermehrt synthetisiert, um die Schäden in Grenzen zu halten.

Die notwendige Energie für seine Funktion gewinnt Hsp90 nach Aussage der Forscher durch die langsame Spaltung von ATP, wodurch sich die Gestalt des Proteins ändert. Wie bei einer makroskopischen Maschine bewegen sich einzelne Teile um einige Nanometer gegeneinander. Zwei Arbeitsgruppen der Technischen Universität München (TUM) um Prof. Johannes Buchner aus der Chemie und Prof. Thorsten Hugel aus der Physik, haben diese scherenartige Bewegung nun zum ersten Mal in Echtzeit verfolgt und die einzelnen Schritte des Reaktionsmechanismus aufgeklärt.

Mechanismus aufgeklärt

Um die Veränderungen im Nanometerbereich verfolgen zu können, wurden zwei fluoreszierende Farbstoffmoleküle an exakt definierten Stellen im Protein angebracht und als molekulares Lineal benutzt: Wird ein Farbstoff gezielt beleuchtet, bringt dieser den zweiten Farbstoff umso heller zum Leuchten, je näher er an diesem ist. Mithilfe dieser Technik (FRET) konnte sogar die Bewegung einzelner Hsp90-Moleküle analysiert werden.

Wichtige und unerwartete Ergebnisse sind laut Forscher zum Einen, dass der Prozess in einer Reihe von wohl definierten Teilschritten abläuft und dass nur ein Teil der Energie in mechanische Arbeit umgesetzt wird. Helferproteine beeinflussen die Kopplung zwischen Kraftstoffverbrauch und Bewegung im Protein. Die Bewegung wird so beschleunigt oder gebremst.

Originalveröffentlichungen: Hessling, M. et al.: Dissection of the ATP-induced conformational cycle of the molecular chaperone Hsp90; Nature Structural & Molecular Biology, Advance Online Publication, http://dx.doi.org/10.1038/nsmb.1565

Mickler, M. et al.: The large conformational changes of Hsp90 are only weakly coupled to ATP hydrolysis; Nature Structural & Molecular Biology, Advance Online Publication, http://dx.doi.org/10.1038/nsmb.1557

(ID:289807)