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Ein neuer Weg, um Entwicklern beim Verständnis zu helfen

NMR - IDP-Forschung

Bild: Zwischen den Untereinheiten der Moleküle, aus denen unsere Zellen bestehen, laufen wichtige Prozesse ab. Defekte in diesen Prozessen oder Auffälligkeiten in den Untereinheiten können zu schweren Erkrankungen führen. Um diese mikroskopische Welt besser zu verstehen, haben ungarische und deutsche Forscher gemeinsam eine Methode entwickelt, die Veränderungen in der Struktur von Proteinen effizienter und genauer als bisher erkennt. Die Studie wurde in einer der führenden Zeitschriften der Chemie, der Angewandten Chemie, veröffentlicht.
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Bildnachweis: Illustration: Pudur University Andrea / Eötvös Loránd

Zwischen den Untereinheiten der Moleküle, aus denen unsere Zellen bestehen, laufen wichtige Prozesse ab. Defekte in diesen Prozessen oder Auffälligkeiten in den Untereinheiten können zu schweren Erkrankungen führen. Um diese mikroskopische Welt besser zu verstehen, haben ungarische und deutsche Forscher gemeinsam eine Methode entwickelt, die Veränderungen in der Struktur von Proteinen effizienter und genauer als bisher erkennt. Die Studie wurde in einer der führenden Fachzeitschriften der Chemie veröffentlicht, Angewandte Chemie.

Aminosäuren sind die Bausteine ​​von Proteinen in unserem Körper. Die Reihenfolge der Aminosäuren bestimmt die Eigenschaften von Proteinen und die Prozesse, an denen sie beteiligt sind. In den letzten Jahren ist das Interesse an intrinsisch ungeordneten Proteinen (IDPs) gewachsen, die keine stabile Struktur aufweisen, mobil sind und als Gruppe von Konformationsgruppen beschrieben werden können.

Die Forschung hat gezeigt, dass intern verdrängte oder intrinsisch gestörte Regionen (IDRs) eine wichtige regulatorische Rolle bei verschiedenen biochemischen Prozessen spielen und zur Entstehung vieler Krankheiten beitragen. Sie wurden mit der Parkinson-Krankheit, der Alzheimer-Krankheit, verschiedenen Krebsarten und Typ-2-Diabetes in Verbindung gebracht.

IDP ist reich an Aminosäuren, die hydrophile und geladene Seitenketten besitzen, außerdem ist Prolin, das „strukturbrechende“ Eigenschaften hat, ebenfalls üblich. Prolin ist aufgrund seiner einzigartigen Struktur schwer zu untersuchen, aber es ist auch an wichtigen biochemischen Regulationsprozessen beteiligt, was seine umfassende Charakterisierung von großem Interesse macht.

Kernspinresonanzspektroskopie: Messmethode

Forscher der Eötvös-Universität Loránd in Ungarn, der KIT-Universität Karlsruhe und Bruker haben eine neue NMR-spektroskopische Methode entwickelt, die auf spezifischen Manipulationen von Quantenzuständen basiert, mit der sich die IDP-Funktion einfacher, schneller und genauer abbilden lässt.

Die systematische Penetration wird die Charakterisierung bisher unentdeckter biochemischer Prozesse ermöglichen, die schwer zu studieren sind.

Die Ergebnisse werden Aufschluss über die Mechanismen der beteiligten Prozesse geben und wesentlich zum Verständnis der Pathogenese einiger Krankheiten beitragen.

Prolin: eine Aminosäure, die „die Struktur abbaut“

Eine der einzigartigen Eigenschaften von Prolin besteht darin, dass es im Gegensatz zu anderen natürlich vorkommenden Aminosäuren eher in verschiedenen Formen vorliegt, die als . bekannt sind GUS / Trans Isotope; Während die übliche Situation bei Proteinen im Allgemeinen über, beide Formen von Prolin können in unterschiedlichen Mengen in Binnenvertriebenen vorkommen. Die beiden Formen erzeugen unterschiedliche Strukturen in der Prolin-Umgebung: überProlin bildet eine länglichere Form, während Gemeinschaft Unabhängiger Staaten-Proline macht eine Wendung. Diese unterschiedlichen geometrischen Zustände von IDPs beeinflussen die Wechselwirkungen mit ihren Bindungspartnern und damit die Art und Weise, wie biochemische Prozesse ablaufen.

„Es versteht sich, dass die Bestimmung von Prolin-Isomeren und die Quantifizierung spezifischer Isomere ein wichtiges Thema ist. Früher wurden kostspielige, zeitaufwendige, synthetisch realisierte Verfahren verwendet, um die Wirkung von Prolin zu kartieren. Das sind künstliche Eingriffe, die zu Störungen führen. cis-Kreuz Prolin-Gleichgewicht, das die Ergebnisse verzerrt.

Die passende Lösung lässt sich durch die Messung des wahren Gleichgewichts erreichen, die auf einer ausreichend empfindlichen und breit anwendbaren Technologie basieren sollte – daher musste ein neuer Ansatz entwickelt werden.“

Sie sagte Andrea Boudor, außerordentlicher Professor am Institut für Chemie der Eötvös-Loránd-Universität.

Die Kernspinresonanzspektroskopie ist ein geeignetes Verfahren zur Charakterisierung von IDPs auf atomarer Ebene, da eine Charakterisierung mobiler Partikel mit derzeit üblichen Methoden der Röntgenkristallographie und Kryo-Elektronenmikroskopie nicht möglich ist. „Vor diesem Hintergrund mussten wir eine Technik entwickeln, die den Nachweis geringer Mengen an Prolinisomeren in relativ kurzer Messzeit und mit hervorragender Genauigkeit ermöglicht. Der Vorteil der neuen Methode besteht darin, dass Messungen in jedem Bionmer-Labor durchgeführt werden können.“ , ohne dass spezielle Geräte erforderlich sind“, Andrea BoudorLeiter dieses Forschungsprojekts.

Der neue Weg und die Zukunft des Verständnisses der Proteinfunktion

Die Wirksamkeit der neuen Methode wurde an einem gestörten Anteil eines biologisch wichtigen Tumorsuppressor-p53-Proteins nachgewiesen und zeigt, dass im Körper auftretende Veränderungen (in diesem Fall Phosphorylierung) die cis-Kreuz Prolin-Gleichgewicht, wodurch die Proteinfunktion gelenkt wird. Im Allgemeinen ist es möglich, Gleichgewichtsisomere für jedes gegebene Protein nachzuweisen, insbesondere wenn der IDP unter im Labor Ohne komplizierte und zeitraubende Verfahren. Darüber hinaus kann auch die Beteiligung eines spezifischen Isomerenmotivs an weiteren posttranslationalen Modifikationen verfolgt werden, was zu Einblicken in die Proteinfunktion führt.

Im weiteren Sinne wird die neue Methode dazu beitragen, den Prozess der Proteindysfunktion zu verfolgen und den Krankheitsverlauf zu verstehen.

„Die präsentierten Ergebnisse basieren auf einer erfolgreichen Zusammenarbeit“, fügte er hinzu. Andrea Boudor. „Wir haben eine langjährige Zusammenarbeit mit der László Nyiray Gruppe am Department of Biochemistry der Eötvös Universität Loránd, Ungarn, der Burkhard Luy Gruppe am KIT Karlsruhe und Wolfgang Bermel von Bruker.“ Das zur Veröffentlichung angenommene Papier wurde von einem Herausgeber mit „Sehr wichtig“ bewertet Angewandte Chemie.


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