Von den 25.000 verschiedenen Proteinen im menschlichen Körper gehören Insulin, Antikörper und Kollagen zu den wenigen, die ihre biologische Aufgabe erfüllen, indem sie sich buchstäblich in 3D-Formen falten.
Aber die Faltung ist für neugeborene Proteine nicht einfach. Einige bleiben im überfüllten Kompartiment unserer Zellen – dem sogenannten endoplasmatischen Retikulum oder ER – zusammenkleben, was zur Produktion von toxischen Materialien führt, die Krankheiten wie Typ-2-Diabetes verursachen.
Um ihr Wachstum zu unterstützen, nehmen die jungen Proteine den Schutz eines Chaperons namens BiP (bindendes Immunglobulinprotein) in Anspruch, aber wie unsere Zellen diese Übereinstimmung herstellen, ist noch unklar.
Wissenschaftler des Yale Nanobiology Institute haben nun die Proteinsignalsequenzen entschlüsselt, die die Bewegung und den Zeitpunkt der Protein-Chaperon-Übereinstimmung bestimmen – und damit den Bauplan dafür enthüllt, wie unsere Proteine zur Reife gelangen.
Die Wissenschaftler fanden heraus, dass schwächere, weniger hydrophobe Signale mit einer Pause im Proteintranslokationsprozess verbunden waren, was die Hilfe des Chaperons für den Eintritt in das ER-Kompartiment und die erfolgreiche Proteinfaltung auslöste. Je stärker und hydrophober das Signal ist, desto geringer ist die Notwendigkeit für ein Chaperon-Match.
Die Ergebnisse wurden heute im veröffentlicht Zeitschrift für Zellbiologie.
Unter der Leitung von Malaiyalam Mariappan, außerordentlicher Professor in der Abteilung für Zellbiologie der Yale School of Medicine, hat die Forschung das Potenzial, das Design maßgeschneiderter Signalsequenzen zur Herstellung therapeutischer rekombinanter Proteine, einschließlich Insulin, Wachstumsfaktoren und monoklonaler Antikörper, zu steuern zur Behandlung einer COVID-19-Infektion.
Mehr Informationen:
Sha Sun et al, Signalsequenzen kodieren Informationen für die Proteinfaltung im endoplasmatischen Retikulum, Zeitschrift für Zellbiologie (2022). DOI: 10.1083/jcb.202203070