Forscher erwecken zerstörtes Protein wieder zum Leben

16. Februar 2014, 18:53
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Erstmals Substanz identifiziert, die beeinträchtigen Myosinmotor seine enzymatische Aktivität zurückverleiht

Deutschen Forschern ist es gelungen, ein zerstörtes Protein gleichsam wieder zum Leben zu erwecken. Die Wissenschafter um Dietmar Manstein und Denis Hilfiker-Kleiner von der Medizinischen Hochschule Hannover (MHH) entdeckten, dass der Wirkstoff EMD 57033 den sogenannten Myosinmotor reaktiviert, der für die Muskelbewegung sorgt.

"Das ist der erste bekannte Wirkstoff, der in der Lage ist, ein Protein zu stabilisieren, die Aktivität zu verstärken und dafür zu sorgen, dass sich das Protein, nachdem es entfaltet wurde, wieder richtig zurückfaltet", erklärte Manstein.

Proteine dienen in unserem Körper als Katalysatoren von Stoffwechselreaktionen, als strukturgebende Bausteine, molekulare Maschinen und Motoren. Im Alter nehmen sowohl die Produktion neuer Proteine als auch die Leistungsfähigkeit körpereigener Reparaturmechanismen ab. Die Aktivität, Genauigkeit und strukturelle Integrität von Proteinen wird dadurch zunehmen verringert. "Mit dem entdeckten Wirkstoff könnten die damit verbundenen Alterungsprozesse aufgehalten werden," glaubt Manstein. Ihre Ergebnisse veröffentlichten die Forscher nun im neuen Online-Journal "elife".

EMD 57033 hält Proteine aktiv

Das Team um Manstein untersucht Substanzen, die an sogenannte allosterische Taschen im Myosinmotor binden, um so gezielt seine Funktion zu verändern. Mit Röntgenkristallstrukturanalysen, Mutationsversuchen und computergestützten Simulationen stellten die Forscher fest, an welcher Stelle des Proteins das EMD 57033 bindet. In weiteren Versuchen beobachteten die Wissenschafter eine überraschende Veränderung: Normalerweise verliert das isolierte Protein recht schnell seine Motoraktivität. Geben die Forscher jedoch das Wirkstoffmolekül EMD 57033 dazu, behält das Protein seine Aktivität.

Selbst inaktives Protein wird durch den Wirkstoff wieder aktiviert. Die Forscher erhitzen es auf 51 Grad Celsius, um so die Struktur sowie die Funktion des Proteins absichtlich zu zerstören. Die anschließende Zugabe von EMD 57033 sorgte dafür, dass der Myosinmotor innerhalb von Minuten wieder richtig gefaltet wurde und seine Funktion wiedererlangte.

Zellulärer Stressmarker vorübergehend unterdrückt

Die Forscher gingen noch einen Schritt weiter: Das Team um Hilfiker-Kleiner untersuchte, ob die Zugabe von EMD 57033 zu durch Hitze gestressten Herzmuskelzellen Auswirkung auf die Zellen hat. "Wir konnten feststellen, dass der Wirkstoff die Herstellung eines für Herzschwäche typischen Stressmarkers unterdrückt", sagt Hilfiker-Kleiner. "Der Effekt ist aber sehr kurzfristig und wird schnell kompensiert. Vermutlich greifen hier Schutzmechanismen, damit die Zellen nicht überlastet werden." Manstein ergänzt: "Theoretisch könnte man nach einem Herzinfarkt oder bei einer Herzschwäche mit EMD 57033 das verbleibende funktionstüchtige Gewebe zumindest für einige Zeit stärken, ohne dass der Herzmuskel mehr Energie dafür benötigt. Auch der Einsatz bei der Lagerung von Spenderherzen auf Eis könnte sinnvoll sein, um für die Integrität des Muskelgewebes zu sorgen." (red, derStandard.at, 16.2.2014)

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