Die Anordnung von Proteinen könnte für Krankheiten verantwortlich sein

Prozesse in menschlichen Zellen werden zeitlich und räumlich durch verschiedene Enzyme und Proteine ​​streng reguliert. Wenn jedoch Prozesse aus dem Gleichgewicht geraten – beispielsweise weil Zellen einem erhöhten Stress ausgesetzt sind –, können diese Prozesse auch zu Krankheiten führen.

Beispielsweise können Proteine ​​„aggregieren“, das heißt, sie können sich zusammenballen und ausgedehnte, geordnete, gerade Fasern bilden, ähnlich einem Mikado. Während die meisten Proteine ​​​​eine wohldefinierte dreidimensionale Struktur haben, existieren einige in Zellen ohne jegliche Struktur, wie eine lange Schnur.

Diese Kategorie von Proteinen wird als intrinsisch ungeordnet bezeichnet. In letzter Zeit haben solche intrinsisch ungeordneten Proteine ​​große Aufmerksamkeit als Treiber der Zellorganisation erhalten und wurden mit Neurodegeneration in Verbindung gebracht. Es ist jedoch unklar, wie diese ungeordneten und flexiblen Proteine ​​strukturiert werden, um das Mikado aufzubauen.

Ein Forscherteam des Max-Planck-Instituts für Polymerforschung und der University of Texas hat nun gezeigt, dass Grenzflächen die Aggregation eines intrinsisch ungeordneten Modellproteins namens FUS (Fused in Sarcoma) auslösen können. Dieses ungeordnete Protein ist in der Masse flexibel, an einer hydrophoben Grenzfläche bildet es jedoch Fasern. Diese FUS-Proteine ​​bilden verbundene „Mikado-Netzwerke“, die nicht leicht abgebaut werden können und zur Entstehung neurodegenerativer Erkrankungen beitragen können.

„Wir haben die Bildung von FUS-Fasern an der hydrophoben Grenzfläche mit laserbasierten Methoden wie Spektroskopie und Mikroskopie untersucht“, sagen Mischa Bonn und Yuki Nagata. Die Forscher beobachteten die Bildung von Fasern durch die kollektive geordnete Anordnung intrinsisch ungeordneter Proteine. Die Forscher zeigten außerdem, dass die Proteinmobilität bei der Faserbildung dramatisch reduziert wurde: Die Proteine ​​bleiben in den Fasern stecken, die sie bilden.

„Wir konnten zeigen, dass hydrophobe Grenzflächen – zum Beispiel kleine Öltröpfchen in Zellen – molekulare Ordnung und Faserbildung bewirken können“, erklärt Sapun Parekh, ebenfalls Gruppenleiter in der Abteilung von Mischa Bonn und Professor an der University of Austin, Texas . „Diese Bildung geschieht bei überraschend niedrigen Konzentrationen: Konzentrationen, die 600-mal niedriger sind als nötig, um lose Proteincluster in Lösung zu bilden“, fügt Parekh hinzu.

Die Wissenschaftler hoffen, dass ihre Forschung zum künftigen Verständnis der Entstehung neurodegenerativer Erkrankungen beitragen wird. Ihre Studie haben sie jetzt veröffentlicht Naturchemie