Mærkning af proteiner med ubiquitin baner ny vej til forskning i celleregulering

Menneskelige celler har et sofistikeret reguleringssystem, der består af mærkning af proteiner med det lille molekyle ubiquitin. I det første, et team fra det tekniske universitet i München (TUM) er lykkedes med at markere proteiner med ubiquitin målrettet i reagensglas såvel som i levende celler. Proceduren åbner døren for at udforske det indre arbejde i dette vitale reguleringssystem.

Planter, svampe, dyr og mennesker udtrykker proteinet ubiquitin. Den består af en sekvens på 76 aminosyrer, gør det til et relativt lille biomolekyle. Men dens indflydelse er vidtrækkende:typen, position og antal ubiquitinmolekyler bundet til proteiner bestemmer deres stabilitet, fungere, og placering i cellen.

"Næsten hver proces i cellen påvirkes direkte eller indirekte af ubiquitin. Derfor er fejl i denne mærkningsmekanisme forbundet med udvikling og progression af kræft og mange andre alvorlige sygdomme, "forklarer Kathrin Lang, Professor i syntetisk biokemi ved det tekniske universitet i München.

Opdagelsen af ​​den vigtige rolle, dette cellulære reguleringssystem spiller i den kontrollerede nedbrydning af proteiner, blev anerkendt med Nobelprisen i kemi i 2004. Men, i mange tilfælde er detaljerne om, hvordan ubiquitin -ændringer påvirker cellens funktion, stadig uklare. Kathrin Langs team har nu udviklet en metode til at vedhæfte ubiquitin -etiketter til målrettede proteiner - en nøgle til at udforske systemet.

Et bakterieenzym skaber nye forbindelser

Langs team bruger to tricks til at omgå det komplicerede naturlige system:De indeholder en ny modificeret aminosyre, hvor den bakterie-afledte enzymsortase kan vedhæfte ubiquitin eller et ubiquitin-lignende molekyle.

"Den største udfordring var at tilpasse de forskellige trin - inkorporering af den unaturlige aminosyre i et målprotein og overførsel af ubiquitin med enzymet sortase - på en sådan måde, at de ikke kun fungerer i reagensglasset, men også i livet celler, "minder Maximilian Fottner, undersøgelsens hovedforfatter.

I mellemtiden, forskerne ved det tekniske universitet i München har optimeret og patenteret deres nye metode til mange forskellige cellulære proteiner. "Vi har allerede indgået samarbejde med læger og cellebiologer, der nu ønsker at samarbejde med os om at undersøge effekterne af ubiquitinmarkører på udviklingen af ​​kræft og neurodegenerative sygdomme som Parkinsons på molekylært niveau, "siger professor Lang.