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Neues zu Ubiquitin

Der Konstanzer Biologe Prof. Marcus Groettrup ist ihnen mit seinem wissenschaftlichen Team auf der Spur: den Proteinen. Genauer gesagt erforscht er ihre Abbauprozesse. Bei neueren Forschungsarbeiten entdeckten nun Christiane Pelzer und Ingrid Kassner ein bisher unbekanntes Enzym, das für die Bindung von Ubiquitin an Zielproteine eine Rolle spielt. Für die Erforschung grundlegender enzymatischer Prozesse wurde damit ein Meilenstein gesetzt.

Christina Pelzer und Ingrid Kassner (Foto: Uni Konstanz, Leitenstorfer)
Im Rahmen ihrer Doktor- beziehungsweise Diplomarbeit bei Prof. Groettrup haben Christiane Pelzer, 27, und Ingrid Kassner, 24, nicht die Proteine selbst in den Fokus genommen, sondern ihre Abbauprozesse in der Zelle. Diese sind genauso wichtig wie ihr Aufbau, haben zum Beispiel Einfluss auf bestimmte immunologische Funktionen in unserem Körper. Es gibt Proteine, die nur wenige Minuten leben, andere werden bis zu 80 Jahre alt. Der Proteinabbau wird durch drei Enzyme mit den technischen Namen E1, E2 und E3 in einem sehr ausgeklügelten System gesteuert. Hinzu kommt ein Markierungsprotein mit dem Namen „Ubiquitin“, das aus 76 Aminosäuren besteht.

Wie in einer Art „Schlüssel-Schloss-Prinzip“ sorgen diese drei Enzyme und Ubiquitin in der Zelle dafür, dass ein Protein in einem Dreischritt-Verfahren abgebaut wird.

Bereits in den 80er-Jahren wurde Ubiquitin eingehend untersucht, für diese wissenschaftliche Arbeit wurde 2004 der Nobelpreis für Chemie verliehen. „Wir haben über das Enzym E1 und sein Zusammenwirken mit Ubiquitin viele Informationen. Der Sachverhalt ist sehr gut untersucht und eigentlich in jedem Biologie-Buch der letzten 20 Jahre zu finden. Wir bewegen uns im wohlbekannten wissenschaftlichen Terrain. Deshalb waren wir auch nicht Ubiquitin auf der Spur, sondern einem Ubiquitin ähnlichen Molekül, das insbesondere bei der Immunantwort eine wichtige Rolle spielt: dem FAT10. Genau dafür haben wir das spezifische E1 gesucht“, so Groettrup.
Bei diesen Untersuchungen haben Pelzer und Kassner etwas gefunden, mit dem eigentlich niemand gerechnet hat: ein zweites E1-Enzym für Ubiquitin. „Diese Entdeckung war eine absolute Überraschung. Hochkonzentriertes Arbeiten, nicht Lockerlassen, Schnelligkeit - wenn die beiden nicht so gearbeitet hätten, hätten sie das nicht geschafft“, so Groettrup. Mit ihrer Entdeckung haben die beiden jungen Frauen einen unübersehbaren, neuen Meilenstein auf der Spur der Erforschung grundlegender enzymatischer Prozesse gesetzt. Und sind weithin präsent, bis hinein in die renommierten Journals, zum Beispiel „The Journal of Biological Chemistry“, in dem die Ergebnisse nun veröffentlicht wurden.

Die Nachwuchswissenschaftlerinnen gehen nun der Frage nach, warum das neu gefundene E1 nur in höheren Organismen vorkommt und welche Rolle spezifische E2s spielen könnten. Durch das zusätzliche E1 erhält , so Groettrup, die Zelle auf jeden Fall eine neue, zusätzliche Regulationsmöglichkeit. Beachtlich sei auch das, was die Diplomandin Ingrid Kassner nach der E1-Entdeckung herausgefunden hat: „Sie hat sich mit der Frage beschäftigt, in welchen Organen das E1 vorwiegend produziert wird. Hier ist ganz deutlich erkennbar, dass dieses E1 vor allem in den männlichen Fortpflanzungsorganen vorkommt. Es hat eine zehnmal größere Expression im Hoden als in anderen Organen. Wir nehmen daher an, dass dieses E1 eine hodenspezifische Funktion hat.“ Der nächste Plan, wie die Arbeit der beiden jungen Forscherinnen weitergeht, liegt bereits auf dem Tisch: Eine so genannte „Knock-out-Maus“ soll entwickelt werden, der das neu entdeckte Enzym fehlt. An der genmanipulierten Maus soll überprüft werden, ob die Maus ohne Enzym E1 noch fortpflanzungsfähig ist und Samen produzieren kann. Diese Untersuchungen könnten irgendwann ganz grundsätzliche Fragen zu Fertilität beantworten.

Quelle: uni'kon - Ausgabe 29/08

Veröffentlichung in uni'kon: Neues zu Ubiquitin

Seiten-Adresse: https://www.gesundheitsindustrie-bw.de/de/fachbeitrag/aktuell/neues-zu-ubiquitin/