Zusammenhänge zwischen Struktur und Funktion von Rezeptoren
Alle biochemischen Prozesse, die in einer Zelle stattfinden, sind außergewöhnlich spezifische und effizient. Die wichtigsten Akteure dieser Prozesse sind meist Proteine , deren Architektur über die in Frage kommenden Bindungspartner entscheidet. Um die Proteinaktivität zu enthüllen, muss vor allem die Position der funktionellen Gruppen bei Proteinen geklärt werden. G-Protein-gekoppelte Rezeptoren (GPCR) gehören zu einer Gruppe von Transmembranproteinen, die Signale, die von außen kommen, innerhalb der Zelle weiterleiten. Diese Information (Lipid, Hormon oder Neurotransmitter) wird schließlich in eine zelluläre oder physiologische Reaktion übersetzt. Die allgemeinen Mechanismen der Struktur-Funktions-Beziehungen von GPCR analysierte das EU-finanzierte Projekt NMRGPCR (Structure and dynamics of G protein-coupled receptors by NMR spectroscopy) nun mittels NMR-Spektroskopie. Die Methode liefert in atomarer Auflösung sowohl strukturelle als auch dynamische Informationen zu Biomolekülen mit minimaler Invasivität und weitgehend natürlichen Bedingungen. Die Forscher am Paul Scherrer Institut in der Schweiz verwendeten erfolgreichen einen spezifischen Mutageneseprozess, um thermisch stabile rekombinante GPCR in der inneren Membran von E. coli und in zytoplasmatischen Aggregaten, so genannten IBs (inclusion bodies), zu exprimieren. Die Entfernung der IBs erwies sich auch mit verschiedenen Lösungsstrategien wie Einsatz von Detergentien, Liganden und Fusionspeptiden als relativ schwierig. Erfolgreicher war die Expression in der Membran, sodass die Qualität des gereinigten Rezeptors mittels Ligandenbindungsassay getestet werden konnte, bevor er für die NMR-Analyse radioaktiv markiert wurde. Insgesamt optimierte NMRGPCR die Bedingungen und Verfahren zur Aufreinigung von GPCR für Strukturanalysen, sodass die neuen Methoden von großer Bedeutung für künftige Analysen von Struktur-Funktions-Beziehungen bei zellulären Rezeptoren sein werden.
Schlüsselbegriffe
Rezeptor, Struktur, Funktion, GPCR, NMR-Spektroskopie, E.coli
