Mit subatomarer Auflösung identifizierte Proteinreaktionen: Warum einige Schalterproteine ​​langsamer sind als andere | 2020

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Anonim

Switch-Proteine ​​Ran und Ras steuern wichtige Prozesse in der Zelle

Die Schalterproteine ​​Ran und Ras steuern wichtige Prozesse wie den Import von Substanzen in den Zellkern und das Zellwachstum. Eine Beeinträchtigung ihrer Funktion kann schwere Krankheiten auslösen. Ein verlangsamtes Ras-Protein verursacht beispielsweise Darmkrebs. Ran und Ras gehören zu den sogenannten GTPasen. Wenn das GTP-Molekül an sie gebunden hat, werden die Proteine ​​eingeschaltet. Wenn eine Phosphatgruppe vom GTP-Molekül dissoziiert, werden die Proteine ​​ausgeschaltet. Das Team von Prof. Dr. Klaus Gerwert und PD Dr. Carsten Kötting hat diesen Abschaltvorgang gemeinsam mit Kollegen des Max-Planck-Instituts für Molekulare Physiologie in Dortmund und des Partnerinstituts für Computergestützte Biologie in Shanghai detailliert verfolgt.

Aminosäuren beeinträchtigen den Abschaltprozess

Das Ran-Protein wird langsamer ausgeschaltet als das Ras-Protein. Bisher hatten Forscher angenommen, dass dies mit der Position eines Magnesiumions in der Bindungstasche für das GTP-Molekül zusammenhängt. Die aktuelle Studie hat jedoch bewiesen, dass sich das Magnesiumion in Ran und Ras genau an derselben Stelle befindet. Stattdessen verhindert die Seitenkette einer Aminosäure in Ran, dass ein angreifendes Wassermolekül die optimale Position für die Dissoziierung der Phosphatgruppe von GTP einnimmt.

Auflösung von einem Hundertstel des Atomdurchmessers erreicht

Für solche detaillierten Beobachtungen ist eine subatomare Auflösung erforderlich. Dies wird durch die Kombination von Röntgenstrukturanalyse, Infrarotspektroskopie und Computersimulationen ermöglicht. Die Röntgenstrukturanalyse liefert grafische Atommodelle, die jedoch starr sind. Die Infrarotspektroskopie gewährt Einblicke in dynamische Prozesse mit hoher zeitlicher und räumlicher Auflösung; Es werden jedoch keine Grafikmodelle bereitgestellt. Mithilfe von Computersimulationen können die mit beiden Methoden gesammelten Daten kombiniert werden, um hochauflösende Videos zu erstellen. Das Team der Ruhr-Universität Bochum forciert die Kombination von Computersimulationen und IR-Spektroskopie. Dies wurde zum Beispiel auf der "Europäischen Konferenz zur Spektroskopie biologischer Moleküle" angesprochen, die Klaus Gerwert im September 2015 an der Ruhr-Universität veranstaltete.

Zwei Titelgeschichten in drei Monaten

Zweimal innerhalb von drei Monaten wurden die RUB - Biophysiker auf dem Titelblatt der RUB vorgestellt Journal of Biological Chemistry . In der vorherigen Veröffentlichung identifizierten sie die molekularen Mechanismen des Proteins Gαi1. Auch hier spielte die Kombination von Infrarotspektroskopie und Computersimulation die entscheidende Rolle.