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Membranproteine Membranproteine künstlich hergestellt

| Redakteur: M.A. Manja Wühr

Biochemikern am Institut für Biophysikalische Chemie der Universität Frankfurt ist es gelungen, eine neue Methode zur Herstellung von Membranproteinen zu etablieren.

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Die Proteine in Zellmembranen gehören, trotz ihrer großen Bedeutung als Schnittstelle zwischen der Zelle und ihrer Umgebung, zu den bisher am wenigsten erforschten Eiweißen. Der Grund dafür ist eine umhüllende Schicht aus Fettmolekülen sowie ihre Unlöslichkeit in Wasser. Beides erschwert ihre Untersuchung mit den bisher gebräuchlichen biophysikalischen Methoden. Insbesondere ist jedoch die Herstellung von Membranproteinen äußerst problematisch, denn man kann sie oft nicht, wie die wasserlöslichen Proteine, von Bakterien herstellen lassen.

Biochemikern der Universität Frankfurt haben eine neue Methode zur Herstellung von Membranproteinen gefunden. Damit lassen sich die Eiweiße in genügend großen Mengen für eine Untersuchung herstellen. Die Frankfurter Forscher erwarten wichtige Impulse für die Pharmaforschung, denn etwa 60 Prozent aller Medikamente wirken auf Membranproteine.

Bakterielle Maschine im Reagenzglas

Der Kern der Technik beruht auf dem Nachbau der bakteriellen Produktionsmaschinerie im Reagenzglas, wie die Forscher in den „Proceedings der National Academy of Sciences“ berichten. Das als zellfreie Proteinsynthese bekannte Verfahren wurde bereits in den 1980er Jahren entwickelt, aber immer nur für wasserlösliche Eiweiße angewandt.

Dr. Frank Bernhard vom Institut für Biophysikalische Chemie konnte nun zeigen, dass sich dieses Verfahren hervorragend zur Herstellung sehr vieler Membranproteine verwenden lässt. Die Methode erlaubt aber auch zusätzlich ganz neue Wege bei der Ermittlung der dreidimensionalen Struktur von Membranproteinen zu gehen und in Zukunft größere Membranproteine leichter zu untersuchen.

Das neu entwickelte Verfahren nutzt die große Flexibilität der zellfreien Proteinsynthese aus, nur bestimmte Bausteine der Eiweiße mit diesen NMR-aktiven Isotopen zu markieren, den Rest aber unmarkiert zu lassen. Mithilfe dieser Methode konnten nun erste Strukturinformationen eines Teils des Membranproteins Presenilin-1 erhalten werden, das eines der Schlüsseleiweiße bei der Entstehung der Alzheimerschen Krankheit ist.

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