Suchen

Strukturanalyse eines tödlichen Proteins

Wie sieht der Sensenmann der Zellen aus?

| Autor/ Redakteur: Dr. Julia Weiler / Christian Lüttmann

Tod auf Bestellung – im Körper ist dies Tagesgeschäft. Verschiedene Proteine sind dafür zuständig, dass Zellen in den programmierten Zelltod gehen, ehe sie Fehlfunktionen bekommen und sich krankhaft verändern. Um diese Proteine und ihre Wirkungsweise zu verstehen, haben Forscher aus Bochum und Tübingen nun deren Struktur genauer untersucht.

Firmen zum Thema

Stephanie Bleicken (links), Enrica Bordignon und Tufa Assafa haben das Protein Bax mit verschiedenen Spektroskopietechniken untersucht.
Stephanie Bleicken (links), Enrica Bordignon und Tufa Assafa haben das Protein Bax mit verschiedenen Spektroskopietechniken untersucht.
(Bild: RUB, Kramer)

Bochum, Tübingen – Das Protein Bax leitet den programmierten Zelltod ein, mit dem der Körper nicht mehr benötigte oder krankhaft veränderte Zellen entsorgt. Da Bax in der Zelle seinen Aufenthaltsort ändert, ist seine Struktur schwer zu untersuchen. Nun ist es Forschern der Ruhr-Universität Bochum und der Eberhard-Karls-Universität Tübingen gelungen, neue Einblicke in die Struktur dieses Proteins zu erlangen.

Zelltod-Proteine springen zwischen Aufenthaltsorten

In jeder Sekunde sterben etwa eine Million Zellen im Körper durch Apoptose, den programmierten Zelltod. Störungen in diesem Mechanismus können lebensbedrohlich sein, etwa Krebs oder neurodegenerative Erkrankungen auslösen. Eine Gruppe von Proteinen, die Bcl-2-Proteine, zu denen auch Bax gehört, spielen eine entscheidende Rolle bei der Apoptose.

„Diese Proteine sind schwer zu untersuchen, weil sie sich von der wässrigen Zellflüssigkeit zur Mitochondrien-Membran bewegen“, erklärt Dr. Stephanie Bleicken aus der Bochumer Arbeitsgruppe EPR-Spektroskopie. „Gerade die aktive Form des membrangebundenen Proteins lässt sich nur mit wenigen Methoden untersuchen.“

Wahrscheinlichstes Strukturmodell von Bax ermittelt

Das Team nutzte verschiedene Spektroskopiemethoden, um Bax zu untersuchen. Es erfasste sowohl die Struktur der membrangebundenen Form von Bax als auch dessen Interaktionen mit dem Lösungsmittel, also mit dem Wasser oder den Lipiden. Diese Daten verglichen die Wissenschaftler dann mit zuvor publizierten Informationen zur Struktur des Proteins und überprüften, welche Ergebnisse miteinander vereinbar sind. „Wir haben alle vorhandenen Strukturmodelle bewertet und das wahrscheinlichste Modell für die Struktur von Bax identifiziert“, resümiert Bleickens Kollegin Prof. Dr. Enrica Bordignon.

Mithilfe fluoreszierender Farbstoffe können die Forscherinnen und Forscher überprüfen, ob das Protein Bax Löcher in Membranen reißt – ein Mechanismus, mit dem es in lebenden Zellen die Apoptose einleitet.
Mithilfe fluoreszierender Farbstoffe können die Forscherinnen und Forscher überprüfen, ob das Protein Bax Löcher in Membranen reißt – ein Mechanismus, mit dem es in lebenden Zellen die Apoptose einleitet.
(Bild: RUB, Kramer)

Um die Apoptose einzuleiten, erzeugt Bax ein Loch in der Membran der Mitochondrien, welche die Kraftwerke der Zellen darstellen. Mit weiteren Methoden wollen die Bochumer Forscherinnen das Protein künftig direkt an der Membran von isolierten Mitochondrien untersuchen. Außerdem wollen sie die Interaktion von Bax mit den umgebenden Wassermolekülen bei Temperaturen, wie sie im Körper vorkommen, genauer analysieren; die dafür notwendigen Verfahren hat die Gruppe von Bordignon bereits selbst entwickelt.

Originalpublikation: Stephanie Bleicken, Tufa E. Assafa, Carolin Stegmueller, Alice Wittig, Ana J. Garcia-Saez, Enrica Bordignon: Topology of active, membrane-embedded Bax in the context of a toroidal pore.Cell Death and Differentiation, 2018; DOI: 10.1038/s41418-018-0184-6

* Dr. J. Weiler, Ruhr-Universität Bochum, 44801 Bochum

Dieser Beitrag ist urheberrechtlich geschützt. Sie wollen ihn für Ihre Zwecke verwenden? Kontaktieren Sie uns über: support.vogel.de (ID: 45523181)