Neue Deaktivierungs-Mechanismus für Schalter-Proteine erkannt

Einen neuen Mechanismus für die Deaktivierung der Schalter-Proteine identifiziert worden, die von Forschern der Ruhr-Universität Bochum, unter der Leitung von Professor Klaus Gerwert und Dr. Till Rudack aus der Abteilung Biophysik und der Universität Uppsala in Schweden. Schalter-Proteine wie Ras regulieren viele Prozesse im Körper und beeinflussen Krankheiten wie Krebs. Das Forscherteam veröffentlicht Ihren Bericht über die neu entdeckten Mechanismus in der aktuellen Ausgabe des Journal of the American Chemical Society, JACS, am 10. Juli 2019.

Ultra-beschleunigten Reaktionen

Gebunden-Schalter-Proteine, die GTP-Molekül ist entscheidend für die Deaktivierung von vielen von Ihnen. Wenn einer der drei Phosphat-Gruppen getrennt von der GTP, die protein-Schalter „off“), so beeinflussen zelluläre Prozesse. „Die Proteine sind extrem effizient und beschleunigen Sie Reaktionen, dass würde in der Regel nehmen die Milliarden von Jahren, so dass Sie ausgeführt werden, innerhalb dem Bruchteil einer Sekunde“, sagt Klaus Gerwert.

Mindestens ein Wasser-Molekül ist immer mit dabei, die Deaktivierung. Bisher ging die Forschung davon aus, dass das Wasser-Molekül musste aktiviert werden, nämlich durch eine Reaktion partner übertragen ein proton auf das Wassermolekül. „Die Natur der Reaktionspartner wurde argumentiert seit Jahrzehnten-ist es das GTP selbst oder ist es eine protein-Komponente“, erklärt Carsten KöProzessanschluss, einer der Autoren aus dem Bochumer team. „In der aktuellen Studie, haben wir überraschenderweise identifiziert, die einen völlig neuen Mechanismus, wo die Aktivierung stattfindet, ohne protonentransfer zu löschen.“

Theorie versus experiment

Mit Hilfe von computer-aided-Analyse, untersuchte das team alle Deaktivierung Optionen für sieben verschiedene switch protein-Systeme. Die Forscher identifizierten sich also verschiedene Geschwindigkeiten für die Deaktivierung. Sie verglichen die berechneten Geschwindigkeiten mit Werten gewonnen, die in Experimenten durch zeitaufgelöste Infrarot-Spektroskopie.

Während die Werte für die beiden zuvor vermuteten Mechanismen wichen stark von einander, die experimentellen Ergebnisse für die neu identifizierte Mechanismus entsprach mit theoretischen Annahmen — für alle sieben getesteten Systeme, das an. „Die Spiele zeigen, dass unsere neu entdeckte Deaktivierung Mechanismus ist universal und somit relevant ist für zahlreiche zelluläre Prozesse“, fasst Till Rudack.

Mechanismus relevant für die Tumorentstehung

„Krankheiten sind oft verursacht durch einen Fehler in der Deaktivierung Mechanismus der Schlüssel Proteine“, sagt Till Rudack. „Um zu verstehen die molekularen Prozesse, die zugrunde liegenden Krankheiten und Therapien zu entwickeln, müssen wir verstehen, das Deaktivierungs-Mechanismus zuerst.“

Die neu identifizierten Deaktivierung Mechanismus ist beispielsweise verantwortlich für die Umschaltung der Ras-off, ein protein, dessen Mängel führen zu einem unkontrollierten Zellwachstum in Tumoren. Forscher versuchen seit Jahrzehnten, ein Medikament zu finden, die sich auf die dysfunktionalen Ras-protein in menschlichen Tumoren. „Wir erwarten, dass unsere Ergebnisse erklären, warum die Suche erfolglos blieb bisher“, sagt Klaus Gerwert. „Die richtige molekulare Deaktivierung Mechanismus kann nun zum Ausgangspunkt für die Entwicklung von anti-Krebs-Medikamente.“

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