Proteinfaltung

Proteine sind kettenartige Eiweiß-Riesenmoleküle, die sich zu komplizierten dreidimensionalen Formen falten. Dieser Prozess durchläuft eine Qua­li­tätskontrolle, kann aber dennoch fehlschlagen. Falsch gefaltete Proteine können sich zu Klumpen zusammenlagern, die für die Zelle gefährlich werden. Bei verschiedenen altersbedingten Krankheiten wie etwa der Alzheimerdemenz sammeln sich solche Aggregate an. Neue Therapieansätze zielen darauf ab, die Proteinablagerungen abzubauen oder ihre Entstehung zu verhindern.

EFFEKTIVERE THERAPIEN

Für die weitere Erforschung der Proteinfaltung gilt es nun, Wissen aus ganz unterschiedlichen Disziplinen zusammenzubringen. So können Wissenschaftler mit Computersimulationen und biophysikalischen Methoden die molekularen Eigenschaften der gefährlichen Proteinaggre­gate und ihrer Zwischenstadien erkunden⁸. Wie toxisch solche Aggregate im Einzelfall tatsächlich wirken, lässt sich mit Hilfe von Gewebekulturen und Tierexperimenten untersuchen.

Dank der so genannten quantitativen Proteomik können Biowissenschaftler auch herausfinden, wo die falsch gefalteten Proteine in der Zelle angreifen und über welche Mechanismen sie diese schädigen. Die Erforschung des Qualitätskontrollsystems schließlich sollte Aufschlüsse über die Vorgänge beim Altern und die damit verbundenen Krankheiten liefern.

Forscher und Mediziner hoffen, auf dieser Grundlage effektivere Therapien zu entwickeln^9,10. Dazu arbeiten sie derzeit an Strategien, um entweder die Protein­aggregation aufzuhalten oder aber die zelleigenen Abwehrmechanismen zu akti­vieren – also die Chaperone sowie pro­teinabbauende Enzyme. Unter anderem durchforsten Experten riesige Molekülbanken, um geeignete Substanzen zu finden. Das Ziel: altersbedingte, bislang unheilbare Krankheiten kurieren – und so ein längeres Leben in Gesundheit ermöglichen.

Studien am Max-Planck-Institut für Biochemie erlauben Einblicke in die Mechanismen, mit denen molekulare Chaperone den Aufbau toxischer Proteinaggregate in Zellen verhindern. Diese bemerkenswerte Eigenschaft der Chaperone kann bei der Entwicklung neuer Strategien im Kampf gegen neurodegenerative Erkrankungen helfen (Behrends, C. et al., Mol. Cell 23, 887–897, 2006).