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Biosensor soll Fehler im Proteinhaushalt von Zellen finden

27.03.2017

Zellen sind voll. Voll von unterschiedlichsten Proteinen. Dabei kommt es auf die richtige Mischung an.

Wie Zellen ihren Proteinhaushalt im Gleichgewicht halten, will ein internationales Forscherteam herausfinden. Die deutschen, australischen und US-amerikanischen Wissenschaftler erhalten zu diesem Zweck rund 1,2 Millionen Euro Fördermittel aus dem "Human Frontier Science Program" für drei Jahre. Einer der vier erfolgreichen Antragsteller ist Prof. Dr. Simon Ebbinghaus vom Lehrstuhl für Physikalische Chemie II der Ruhr-Universität Bochum und Mitglied im Exzellenzcluster "Ruhr explores solvation".

Gesunde Zellen benötigen eine Vielzahl von Proteinen für ihre Funktion. Unter verschiedensten Bedingungen, zum Beispiel wenn sich der Wassergehalt der Zelle ändert, müssen sie in der richtigen dreidimensionalen Struktur und in der richtigen Menge vorliegen. Ein ausgeklügeltes Kontroll- und Reparatursystem entsorgt falsch gefaltete oder verklumpte Proteine oder korrigiert fehlerhafte dreidimensionale Strukturen. Im Alter, bei Stress oder bei bestimmten Krankheiten funktionieren diese Mechanismen nicht mehr richtig.

Gut bekanntes Protein als Sensor

Simon Ebbinghaus und seine Kollegen wollen einen Biosensor entwickeln, der misst, wie effektiv eine Zelle unter verschiedenen Bedingungen das Proteingleichgewicht reguliert. Als Biosensor soll ein Protein dienen, dessen dreidimensionale Struktur gut bekannt ist. Außerdem wissen die Forscher genau, unter welchen Bedingungen sich dieses Protein wie faltet. Die Idee: Sie wollen erfassen, wie stark das Sensorprotein in einer Zelle von seinem Normalzustand abweicht; so können sie darauf schließen, wie gut das zelluläre Kontroll- und Reparatursystem funktioniert. Hierzu verwendet das Team spezielle mikroskopische Methoden und Computermodelle.

Die Strategie erlaubt es, die komplexen Vorgänge in einfacher Weise abzubilden und sowohl zeitlich als auch räumlich aufzulösen. Die Forschungsarbeiten sollen erstmals ein quantitatives Bild über die Kapazitäten des Kontrollsystems geben. "Zukünftig könnte das helfen, Fehlfunktionen, die mit der Entstehung neurodegenerativer Erkrankungen zusammenhängen, zu erkennen und zu beeinflussen", sagt Simon Ebbinghaus.

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