Fox Chase Forscher zunächst auf die Struktur fest, in einer Klasse von Selbst- regulierende Proteine

Abschnitte von Proteinen, die früher als gestört werden kann in der Tat eine unerwartete biologische Rolle - die Bereitstellung bestimmter Proteine ​​Raum zu bewegen - nach einer Studie von Forschern am Fox Chase Cancer Center in Ausgabe der Zeitschrift dieses Monats veröffentlicht Struktur( Cell Press ) .

Die Forscher veröffentlichten die erste umfassende Studie über die strukturellen Protein NHERF1 , die als Mittel zur Zusammenführung molekularen Signale zwischen der äußeren Membran einer Zelle und der Proteine ​​in den Strukturen, die Zytoskelett der Zelle bilden, fand dient . NHERF1 ist repräsentativ für eine große Klasse von Proteinen mit einer Reihe von biologischen Funktionen , einschließlich der Signalwege bei Krankheiten wie verwickelt Mukoviszidose und Brustkrebs .

" Hier haben wir ein Molekül, das eine wichtige Rolle in , wie Zellen funktionieren und zu überleben dient , aber es diese rätselhafte " Junk " Sequenzen , die nicht scheinen , um jede scheinbare Zweck haben enthält ", sagt führen Autor des Papiers Heinrich Roder , PhD, ein Strukturbiologe und führendes Mitglied des Fox Chase Cancer Center Fakultät. "Unsere Arbeit legt nahe, dass diese Störung ist wirklich ein Weg zur Schaffung von Flexibilität , so dass das Protein als molekularer Schalter , einem Prozess, der gedacht wird, um falsch bei bestimmten Krankheiten gehen funktionieren . "

Die NHERF1 als besonders rätselhaft , um Forscher , wie es sowohl bekannte Strukturen und großen ungeordneten Bereiche enthält . Die strukturierten Abschnitte des Proteins sind aus zwei sogenannten PDZ domains - Komponenten auch an Wissenschaftler als Anker bekannt , die helfen, das Protein eine Verbindung mit anderen Proteinen und Zellstrukturen - und ein Ezrin - Bindungsmotiv , eine Sequenz von Aminosäuren, die verbindet NHREF1 an zelluläre Proteine, wie Ezrin . Zusammen ermöglichen diese Strukturen NHERF1 um als Signaladapter, ein wichtiges Bindeglied zwischen den verschiedenen Proteinen in einem Weg zu dienen. Seltsamerweise haben die Forscher festgestellt, dass die Ezrin - Bindungsmotiv passt bequem in eine Spalte auf der Oberfläche der PDZ-Domänen , übernimmt jedoch eine spiralförmige Struktur , die für diese Klasse von Proteinen sehr ungewöhnlich ist .

Wie es typisch ist für humane Proteine ​​, mehr als ein Drittel der Aminosäuren , aus denen sich NHERF1 vorhergesagt wurden generell ungeordnet ist, bildet keine bekannte Strukturen und pass keine bekannte evolutionär konservierten Muster. Roder nach ist es eine dieser ungeordneten Segmente , etwa 100 Aminosäuren lang ist, die das Protein zu ermöglichen, zu arbeiten. Das heißt, es kann die PDZ -Bindungsmodul"Biss" seine eigene Ezrin bindenden Endstück, das Protein wirksam heruntergefahren. "Die Flexibilität des Linkers und der Tendenz zu mehr oder weniger ungeordnet kritisch für die Regulierung des Gleichgewichts zwischen internen sind ( " autoinhibitorischen " ) und externe Kräfte Wechselwirkungen mit Meldepartnerdes Proteins " Roder sagt . Diese Idee wird durch eine aktuelle Beobachtung durch Zimei Bu , PhD, ein Fox Chase Forscher ein Co-Autor der Studie , die fand , dass verstärkte enzymatische Modifikation ( Phosphorylierung) der Aminosäuren in den ungeordneten Bereich Tipps, die Balance in Richtung offener, aktiver , Form des Proteins.

" Die Evolution hat die Forscher mit praktischer modularen Strukturen , Bereiche, die immer und immer wieder wiederholt werden , um Proteine ​​zu bilden zur Verfügung gestellt , und so neigen wir dazu, die eingestreuten ungeordneten Sequenzen , die nicht scheinen , um jede definierbare Struktur zu entlassen ", sagt Roder . " Hier zeigen wir , dass die schwachen molekularen Wechselwirkungen in einer unorganisierten Proteinsequenz sind unerlässlich in denen dieser Protein seine einzigartigen Eigenschaften . "

Es war auch diese unorganisiert Domäne , die es schwierig für die Forscher ein genaues Modell des gesamten Proteins zu schaffen gemacht , sagt Roder . Typischerweise verwenden Forscher eine Technik, die als Röntgen- Kristallographie, in dem sie eine Proteinstruktur aus , wie Kristalle aus der Proteinproben hergestellt Streuröntgenstrahlenzu berichten. Die desorganisierte Abschnitt NHREF1 macht es nahezu unmöglich , die erforderlichen Kristalle , diese Technik verwenden können. Stattdessen Roder und Kollegen verwendeten eine Technik, magnetische Kernresonanzspektroskopie , die Form eines Proteins durch Messung , wie die einzelnen Atomkernen eines Proteins mit intensivem Magnetfeld in Wechselwirkung bestimmen .

Da NMR-Spektroskopie arbeitet am besten mit kleinen Proteinen - nicht groß flexible Moleküle wie NHREF1 - Roder , seine Mitarbeiter Wissenschaftler Hong Cheng , PhD, und ihre Kollegen kamen mit einer innovativen Technik, die sie auf der Protein aus zahlreichen Blickwinkeln mit dem NMR-Spektrometer aussehen erlaubt und subtrahieren der überlappenden Bereichen ein vollständigeres Bild des Moleküls bilden. Dieses Bild ermöglichte es ihnen , um zu sehen , was NHREF1 sieht aus wie in seinen beiden "on" und "off" Konformation .

"Wenn es nicht funktioniert, ist das Protein in diesem 'off' Konformation , bis auf die sich außerhalb Agenten gehandelt ", sagt Roder . "Es ist ein Weg für die Zelle abgeschaltet wird ein Signalweg , wenn es nicht in Gebrauch ist. "

Nach Roder können diese Erkenntnisse die Forscher eine neue Art, die Proteine ​​wie NHERF1 und deren physiologische Rolle in Zellen .

Die Finanzierung für diese Forschung kommt von Zuschüssen aus dem National Cancer Institute, National Institute of Health , American Cancer Society und eine Aneignung durch das Commonwealth of Pennsylvania in die Fox Chase Cancer Center .

Quelle:
Greg Lester
Fox Chase Cancer Center