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Proteinanalyse Proteinstruktur gibt neue Erkenntnis bei neurodgenerativen Erkrankungen

| Redakteur: Dipl.-Chem. Marc Platthaus

Veränderungen an Proteinen, die den so genannten Elongatorkomplex bilden, werden mit Krankheiten wie z.B. der familiären Dysautonomie oder der kindlichen Epilepsie in Verbindung gebracht. Einem internationalen Wissenschaftler-Team ist es nun gelungen, die dreidimensionale, ringförmige Elongator-Struktur darzustellen.

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Der ring-förmige Teil des Elongatorkomplexes, der die tRNA fixiert, wird aus drei verschiedenen Proteinen gebildet (braun, grün, blau), wobei sich zwei Trios zu einem Ring zusammenschließen. (Bild: EMBL/S.Glatt)
Der ring-förmige Teil des Elongatorkomplexes, der die tRNA fixiert, wird aus drei verschiedenen Proteinen gebildet (braun, grün, blau), wobei sich zwei Trios zu einem Ring zusammenschließen. (Bild: EMBL/S.Glatt)

Heidelberg – Dem Ring werden oft magische Kräfte nachgesagt. Sei es bei der Erfüllung von Wünschen oder als Retter in der Not. Nun hat die ring-förmige Struktur in einem als „Elongator“ bezeichneten Proteinkomplex Wissenschaftlern am Europäischen Laboratorium für Molekularbiologie (EMBL) in Heidelberg und dem Institut de Génétique et Biologie Moléculaire et Cellulaire (IGBMC) in Straßburg, Frankreich, gleich eine ganze Reihe interessanter Ergebnisse und Forschungsansätze geliefert. So gibt die dreidimensionale Struktur, die erstmals von einem Teil dieses Proteinkomplexes vorliegt, neue Hinweise auf seine Aufgaben innerhalb der Zelle und seiner Rolle bei neurodegenerativen Erkrankungen.

Veränderungen an den Proteinen, die den Elongatorkomplex bilden, werden bereits mit Krankheiten wie z.B. der familiären Dysautonomie oder der kindlichen Epilepsie in Verbindung gebracht. Und es gilt als gesichert, dass der Komplex an einer Reihe von Prozessen innerhalb der Zelle beteiligt ist. Wie genau diese Beteiligung allerdings aussieht, war bislang ein Rätsel.

Proteine bilden Eleongator-Ring

Für ihr Forschungsprojekt schauten sich die Wissenschaftler um Christoph Müller am EMBL und Bertrand Séraphin am IGBMC nun drei der sechs Proteine des Elongatorkomplexes genauer an, von denen bereits feststand, dass sie zusammenwirken. Dabei entdeckten sie, dass sich diese Proteine zu zwei identischen Trios zusammenschließen, die gemeinsam einen Ring bilden. Diese überraschende Struktur eröffnet vollkommen neue Perspektiven. Sie deutet darauf hin, dass die Aufgabe des Rings innerhalb des Elongatorkomplexes ähnlich der in anderen Proteinkomplexen ist: Auch die sogenannten Helikasen bedienen sich der ring-ähnlichen Struktur, bestehend aus sechs Kopien desselben Proteins, um DNA oder RNA zu binden.

Proteinring fixiert tRNA

Die Wissenschaftler fanden heraus, dass lediglich das Molekül tRNA in den Elongatorring passt. Die Aufgabe von tRNA ist es, Aminosäuren zu den zelleigenen „Fabriken“ zu transportieren, wo sie zu einem Protein zusammengesetzt werden, entsprechend der Bauanleitung, die in der DNA der Zelle gespeichert ist. Dabei sieht es so aus, als ob der Proteinring des Elongators die tRNA fixiert, während es durch andere Teile des Komplexes chemisch modifiziert wird, was letztendlich die exakte Umwandlung der DNA in ein Protein sicherstellt. Die Forschungsergebnisse legen außerdem nahe, dass ein anderes Molekül, ATP, am äußeren Rand des Rings aufgespalten wird, nachdem die Arbeiten an der tRNA abgeschlossen sind. Dies, so glauben die Wissenschaftler, könnte die Form der Proteine des Rings leicht verändern, die tRNA freisetzen und den gesamten Prozess von vorn beginnen lassen.

In einem nächsten Schritt wollen die Wissenschaftler Christoph Müller und Bertrand Séraphin zusammen mit ihren Kollegen untersuchen, welche Techniken und Tricks andere Teile des Elongatorkomplexes anwenden, um ihre Aufgaben innerhalb der Zelle zu erfüllen.

Originalpublikation: Glatt, S., Létoquart, J., Faux, C., Taylor, N.M.I, Séraphin, B. & Müller, C.W. The Elongator subcomplex Elp456 is a hexameric RecA-like ATPase, Nature Structural & Molecular Biology, published online 19 February 2012. DOI: 10.1038/nsmb.2234.

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