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Forscher entdecken neues Protein-Faltmuster mit Transporttunnel
Das
Protein LIMP-2 ist für Menschen und Tiere lebenswichtig. Wenn es
ausfällt – zum Beispiel wegen einer Erbkrankheit – reichern sich im
Organismus Substanzen unbekannter Natur, vermutlich Fette, an. Bislang
war unklar, wie das Protein aussieht und wie genau es arbeitet.
Privatdozent Dr. Michael Schwake von der Fakultät für Chemie der
Universität Bielefeld erforscht das Protein – und leistet so Vorarbeit
für künftige Therapien. Zusammen mit Kolleginnen und Kollegen in Kiel,
Toronto und Boston hat er nun herausgefunden, dass das Protein LIMP 2
eine bislang einzigartige Faltstruktur besitzt, zu der ein
nanomikroskopisch kleiner Transporttunnel gehört. Ihre Ergebnisse haben sie am Sonntag (27. Oktober) in dem weltweit bekannten
Wissenschaftsjournal „Nature“ publiziert.
Für die
Erforschung von LIMP-2 haben Schwakes Kollegen von der kanadischen
University of Toronto das Protein kristallisiert. Dadurch kann mittels
der Röntgenstrukturanalyse die Kristallstruktur des Proteins ermittelt
werden. „In der Analyse der Aufnahmen haben wir ein Faltmuster entdeckt,
das bislang für kein anderes Protein beschrieben wurde“, sagt Schwake.
LIMP-2
kommt in allen Zellen des menschlichen Körpers vor. Es sitzt
hauptsächlich in den Lysosomen der Zellen und sorgt dafür, dass ein
bestimmtes Enzym dorthin gelangt. Lysosomen sind die „Mägen“ der Zelle
und bauen schädliche und unbrauchbare Stoffe ab. Das bestimmte Enzym
namens Beta-Glucocerebrosidase ist dafür zuständig, Fette zu zersetzen.
Wenn das Enzym defekt ist oder nicht in die Lysosomen gelangt, reichern
sich diese Fette an. Biochemiker vermuten, dass so die Erkrankung
Gaucher-Syndrom entsteht, die zu vergrößerter Leber und Milz führt.
Die
Untersuchungen von Schwake belegen, wie das Enzym von LIMP-2
transportiert wird. Das Protein hat einen „Kopf“ aus mehreren Spiralen,
an dem das Enzym andockt. „Wir konnten außerdem nachweisen, dass das
Protein mit einen Tunnel ausgestattet ist, mit dem es Stoffe durch Membranen leitet“, berichtet Schwake. Die Biochemiker haben festgestellt,
dass über diesen Kanal mit hoher Wahrscheinlichkeit Fette aus dem
Lysosom heraustransportiert werden. „Das haben wir über einen Vergleich
der Struktur von LIMP-2 mit verwandten Proteinen ermittelt“, sagt
Schwake. Für zwei dieser Vergleichsproteine steht fest, dass sie Fette
binden und transportieren. Der Vergleich legt nahe, dass LIMP-2 über die
gleiche Fähigkeit verfügen muss.
PD Dr. Michael
Schwake leitet seit Februar 2013 eine Forschungsgruppe im Arbeitsbereich
Biochemie III an der Fakultät für Chemie der Universität Bielefeld. Der
Arbeitsbereich wird von Professorin Dr. Gabrielle Fischer von Mollard
geleitet. Zuvor forschte er am Institut für Biochemie der
Christian-Albrechts-Universität (CAU) zu Kiel und an der Stanford
University (Kalifornien). Schwake promovierte 2001 am Zentrum für
molekulare Neurobiologie Hamburg und habilitierte 2007 an der CAU. Für
die Studie zu LIMP-2 arbeitete er mit Professor Dr. Paul Saftig vom
Biochemischen Institut der CAU zusammen. Außerdem kooperierte er mit
Forscherinnen und Forschern des Dana-Farber Cancer Institute in Boston
(USA), der University of Toronto (Kanada), dem Li Ka Shing Knowledge
Institute und dem SickKids Research Institute, beide in Toronto.