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Abb. 1, Strukturmodell des IIGP1: Zwei IIGP1
Proteinmoleküle lagern sich zusammen und bilden die Basis für den
kooperativen Mechanismus der chemischen Spaltung des gebundenen
Co-faktors (farbige Kugeln rechts unten und links unten verdeckt).
Verschiedene Farben repräsentieren unterschiedliche Proteindomänen,
Zylinder und Pfeile kennzeichnen die alpha- und beta-Substrukturen.
Abb. 2, Ausschnittsvergrößerung aus dem aktiven Zentrum
des Moleküls: Die Position und die intermolekularen Kontakte des
Co-faktors - links in blau und schwarz der Guaninrest, in der Mitte der
Zuckerrest rot und schwarz und rechts in grau und rot die Phosphatgruppen
- tief eingebettet ins Katalysezentrum. Die umgebenden
Aminosäure-Seitenketten sind mit einem Buchstaben/Ziffern-Code angegeben,
auch ein Magnesium-Ion spielt eine wichtige Rolle.
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Wie die Forscher an Mäusen zeigen konnten,
bildet der Organismus diese Proteine als Immunantwort auf den Befall durch
Parasiten oder andere Erreger. Mit der nun publizierten molekularen
Charakterisierung und dreidimensionalen Struktur eines dieser Proteine (IIGP1)
sind erste Details des Wirkmechanismus erkennbar. Insbesondere Zusammenhänge
zwischen der Bindung von Hilfssubstanzen (Co-faktoren) und strukturellen wie
funktionellen Änderungen des Proteins werden deutlich. "Die Ergebnisse können in
zukünftigen Studien genutzt werden, um weiteren Fragestellungen zur
Funktionsweise und zu Wechselwirkungen mit anderen zellulären Partnern gezielt
auf den Grund zu gehen", so Prof. Herrmann.
Protein dient der Abwehr von Erregern
Die neue Klasse anti-parasitärer Proteine wurde vor wenigen
Jahren von einer Kölner Arbeitsgruppe identifiziert. Ihre Bildung in der Zelle
wird durch das bei Infektionen ausgeschüttete Immunstimulans Interferon
angeregt. Mit der Identifizierung und Beschreibung entscheidender
Funktionselemente auf molekularer Ebene ist nun der erste Schritt zum
Verständnis getan, wie genau diese Proteine in der lebenden Zelle zur Abwehr von
Erregern beitragen. "Eine Besonderheit, die erkennbar wurde, ist das
Wechselspiel von enzymatischer Aktivität, Co-faktorbindung und dadurch
hervorgerufene Strukturveränderungen, die die Proteine anregen, sich selbst zu
Aggregaten zusammenzubauen und vermutlich auch spezifische Interaktionen mit
noch unbekannten Partnern zur Folge haben", erläutert Prof. Herrmann. Weitere
Untersuchungen haben gezeigt, welche Aminosäuren im einzelnen für die
Wechselwirkung, die Co-faktorbindung und -spaltung verantwortlich sind.
Rückschlüsse auf andere Mitglieder der Proteinfamilie
Zum Gelingen der Arbeit haben neben biophysikalischen und
strukturellen Methoden auch bioinformatische Techniken und die Nutzung von
Genom-Daten beigetragen. "Dadurch ist es uns vor allem gelungen, die hier
gewonnenen Erkenntnisse auch für die Erforschung verwandter Proteine einzusetzen
oder bestimmte Vorhersagen bezüglich ihrer Funktion und Struktur zu treffen", so
Prof. Herrmann. Diese Ergebnisse bieten konkrete Anhaltspunkte, um in weiteren
Studien die molekularen Wirkmechanismen dieser Proteinfamilie und ihre
Wechselwirkungen mit zellulären oder parasitären Proteinen aufzuklären. Nicht
zuletzt dürfe man sich von diesen und zukünftigen Ergebnissen auch
Anwendungsmöglichkeiten und weitere Erkenntnisse für die Medizin erhoffen, so
der Forscher. |
