Steuerung von Proteininteraktionen
Unter physiologischen Bedingungen gehen die meisten Proteine von einem löslichen in einen ausgeprägten und definierten funktionalen Zustand über. Neuere Forschungsergebnisse legen nahe, dass auch unter physiologischen Bedingungen Proteine in aggregiertem Zustand eine höhere thermodynamische Stabilität aufweisen als im nativen Zustand. Beispielhaft hierfür ist die Bildung hoch organisierter Amyloid-Plaques, die die Bedeutung kinetischer Faktoren bei der Aufrechterhaltung der Proteinhomöostase verdeutlicht. Obwohl Proteine in vitro zur Proteinhomöostase tendieren, bilden sich in vivo mitunter krankhafte Proteinablagerungen, die als Auslöser für Alzheimer oder Typ-II-Diabetes gelten. Das EU-finanzierte Projekt AMYLOIDINTERMEDIATE (The structural and dynamical ensemble of an amyloidogenic intermediate) kombinierte Kernspintomographie (NMR) mit molekulardynamischen Modellen. Ziel war es, Faktoren zu identifizieren, die die meisten Proteine daran hindern, sich unter physiologischen Bedingungen zu Plaques zusammenzulagern. Analysen der Acylphosphatase in Drosophila melanogaster (AcPDro2) lieferten Aufschluss über molekulare Prozesse, die die Löslichkeit von Proteinen aufrechterhalten. In Versuchen wurden Unterschiede in Struktur und Dynamik sowie der Energieoberfläche des Proteins in löslichem und aggregiertem Zustand analysiert. Auf diese Weise wurde enthüllt, auf welche Weise Energiebarrieren die Proteine daran hindern, unter normalen physiologischen Bedingungen Aggregationsvorstufen zu bilden. Diese Barrieren halten die Löslichkeit des Proteins bei funktional-dynamischen Veränderungen aufrecht, was das Risiko einer Fehlfaltung und Aggregation zu dysfunktionalen und potenziell toxischen Substanzen verhindert. Die Ergebnisse von AMYLOIDINTERMEDIATE liefern neue wissenschaftliche Erkenntnisse zu Faktoren, die degenerative Erkrankungen begünstigen.
