Wie Myoglobin ohne Wasser auskommt

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„Diese Entdeckungen haben unser grundlegendes Verständnis von Proteinen und ihrem Verhalten erweitert, was viele neue Möglichkeiten für ihre Anwendung in industriellen Verfahren und in der Medizin eröffnet. Die Tatsache, dass unsere Proteine ihre Funktion erfreulicherweise auch ohne Wasser erfüllen können, das man für unentbehrlich für das Leben hielt, beweist, wie robust diese biologischen Nanomaschinen sind“, so Adam Perriman von der Universität Bristol. „Neutronenstreuverfahren eignen sich hervorragend zur Untersuchung der Dynamik von Proteinen und ihrer Umgebung. Mit den Neutronenstreueinrichtungen am ILL und FRMII können wir die Bewegungen von Proteinen analysieren und damit die durch Kristallografie gewonnenen einzelnen Momentaufnahmen ihrer Strukturen ergänzen“, bemerkt Martin Weik vom Institut de Biologie Structurale.

Forschung an intrinsisch ungeordneten Proteinen

Anfang dieses Monats wandten Martin Weik und seine Kollegen vom IBS, dem ILL, der Universität Kalifornien, dem australischen Institut für Wissenschaft und Technologie und dem Zentrum für Forschung mit Neutronen Jülich am FRMII diese Techniken auf ein intrinsisch ungeordnetes Protein (IDP), genannt Tau, an, um zu untersuchen und zu verstehen, wie sich seine Flexibilität und seine Wechselwirkungen mit Wasser von geordneten Proteinen wie z.B. Myoglobin unterscheiden. Sie fanden heraus, dass das ungeordnete Tau-Protein sehr viel stärker an Wasserbewegungen koppelt als gefaltete Proteine. IDPs sind in einem medizinischen Kontext von großem Interesse, weil sie zusammenaggregieren und -clustern können, um die Amyloidfibrillen bei neuro-degenerativen Krankheiten wie Parkinson und Alzheimer zu erzeugen. Während die geordnete Struktur gefalteter Proteine die Entwicklung von Arzneien ermöglicht, die in das Protein wie ein Schlüssel in ein Schloss passen, macht die konformationelle Veränderlichkeit eines intrinsisch ungeordneten Proteins wie des Tau dies schwieriger. Ein tieferes Verständnis ihrer Dynamik ist notwendig. Die Entdeckung starker Kopplung mit Wasserbewegungen ist ein großer Schritt vorwärts.

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