Neue Erkenntnisse über molekulare Maschinen
Forscher des Europäischen Laboratoriums für Molekularbiologie (EMBL) in Heidelberg haben in Zusammenarbeit mit Cellzome die Analyse der molekularen Maschinen in Backhefe (S. cerevisiae) abgeschlossen. "Wenn man sich die Zelle als eine Fabrik vorstellt, dann haben wir bis jetzt ein paar Bestandteile von einem Bruchteil der Maschinen gekannt. Dadurch haben wir nur ein begrenztes Wissen darüber gehabt, wie Zellen funktionieren. Diese Untersuchung hat uns eine fast vollständige Liste aller Maschinen geliefert. Und nicht nur das: Wir wissen auch, wie sie in der Zelle angeordnet sind und wie die Arbeitsteilung aussieht", erklärte Giulio Superti-Furga von Cellzome, der das Projekt vor vier Jahren initiiert hat. Die Forscher entzogen den Zellen vollständige Proteine mit der so genannten Tandem Affinity Purification (TAP), einem Verfahren, das 2001 von Wissenschaftlern des EMBL entwickelt wurde. Diese Proteine wurden dann mittels Massenspektrometrie und Bioinformatik untersucht, um die Geheimnisse der Hefeproteine zu entschlüsseln. Dabei wurden nicht nur 257 neue molekulare Maschinen entdeckt, sondern auch detailliertere Informationen über die bereits bekannten Maschinen. Dem EMBL wurden rechnergestützte Lösungen zur Verfügung gestellt, damit das Labor weitere Erkenntnisse über die Proteinkomplexe sammeln konnte. Ein Grund, warum dies in der Vergangenheit so schwierig war, ist die Tatsache, dass molekulare Maschinen keine stabilen Einheiten sind, sondern sich permanent ändern: Je nach Aufgabe lösen sie sich auf und setzen sich dann in neuen Konfigurationen zusammen. "Es wäre ein logistischer Alptraum, wenn die Zelle jede Maschine bei Bedarf von Grund auf neu aufbauen müsste. Wir haben entdeckt, wie das tatsächlich abläuft. Die Zellen haben eine Mischung aus vorgefertigten Kernelementen von Maschinen. Dazu stellen sie weitere aufsteckbare Moleküle her, die jeder Maschine ihre genaue Funktion verleihen. Dadurch werden biologische Prozesse ökonomisch diversifiziert und gleichzeitig gesteuert", so EMBL-Teamleiterin Anne-Claude Gavin. Das bedeutet, dass sich molekulare Maschinen an Bedingungen anpassen können, indem sie für spezielle Aufgaben spezielle Teile herstellen. Die modulare Anordnung der Bausteine hat sich als ein großer Triumph der Untersuchung erwiesen, da herkömmliche Techniken nicht in der Lage waren, Moleküle dieser Größe zu studieren: Sie sind zu klein für Mikroskope und zu groß für die Röntgen-Kristallographie.
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