Biokemikere undersøger transporten af ​​store proteiner gennem bakterielle cellemembraner

Hver celle er omgivet af en membran, som sikrer det indre biokemiske miljø og regulerer udvekslingen af ​​stoffer med sine omgivelser. I hver cellemembran, der er et stort antal transportører, der tillader kun én slags molekyle at passere igennem. I tilfælde af meget små molekyler, såsom vand, de ansvarlige transportører danner bittesmå porer i membranen, som forsvinder umiddelbart efter processen. Men hvordan transporteres proteiner, der er tusindvis af gange større, gennem membraner uden at skabe en stor lækage?

I en nylig undersøgelse, et team ledet af prof. dr. Matthias Müller ved Institut for Biokemi og Molekylær Biologi og det særlige forskningsområde 746 sammen med prof. Dr. Bettina Warscheid ved Biologisk Institut II og Cluster of Excellence BIOSS Center for Biologiske Signalstudier kl. Universitetet i Freiburg opdagede detaljer om strukturen af ​​en sådan transportør til proteinmolekyler. Deres resultater er blevet offentliggjort i Journal of Biological Chemistry .

Forskerne undersøgte den såkaldte Tat-transporter, der findes i bakteriers cellemembran og eksporterer visse proteiner, Tat-substraterne, ud af dem. Transportøren består af tre komponenter kaldet TatA, TatB og TatC. De er fordelt gennem membranen i hviletilstand og samles kun til en aktiv transportør, når et Tat-substrat binder til TatC. Indtil videre er lidt kendt om, hvordan de tre komponenter smelter sammen.

I en tidligere undersøgelse, forskerne havde fundet ud af, at kemikaliet dicyclohexylcarbodiimid (DCCD) blokerede Tat-transporten. Forskerne har nu identificeret en specifik holdning til TatC, der kan ændres kemisk af DCCD, hvilket igen hæmmer kontakt med Tat-substratet. Positionen er ikke placeret på TatC-overfladen, men snarere i en del skjult dybt inde i membranen. Dermed, DCCD hæmmer ikke den primære docking af Tat-substratet, men snarere dens dybe penetration ind i membranen langs TatC-molekylet. Dermed, holdene var i stand til at demonstrere, at samlingen af ​​flere TatC- og TatB-komponenter skaber et hulrum, hvori Tat-substratet indsættes fra den ene side af membranen. Det er først i næste trin, som stadig skal forklares, at dette hulrum åbner sig udadtil, hvortil TatA så er nødvendigt.

Tat-transportøren kan tjene til at udvikle nye typer antibiotika i fremtiden:Nogle bakterier, der er skadelige for mennesker, bruger Tat-transporten til at eksportere proteinmolekyler, med hvis hjælp de etablerer kontakt med menneskelige værtsceller. Ideelt set et antibiotikum bør kun hæmme bakteriers stofskifte og ikke patienters. Da Tat-transportøren ikke forekommer i menneskelige celler, det ville således være et egnet antibiotisk mål.