Zellbiologie

Biosensor soll Fehler im Proteinhaushalt finden

Wie Zellen ihren Proteinhaushalt im Gleichgewicht halten, will ein internationales Forscherteam herausfinden.

Für ein besonders innovatives Projekt hat Simon Ebbinghaus mit einem internationalen Team zusammen Fördergelder eingeworben. (© RUB, Marquard)

Die deutschen, australischen und US-amerikanischen Wissenschaftler erhalten zu diesem Zweck rund 1,2 Mio. Euro Fördermittel aus dem „Human Frontier Science Program" für 3 Jahre. Einer der 4 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 Kolleginnen und 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.

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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.

Über das Human Frontier Science Program
Das Human Frontier Science Program unterstützt die Erforschung von komplexen Vorgängen in lebenden Organismen. Die Initiative fördert vor allem besonders innovative und gewagte Forschungsprojekte von sich neu zusammenfindenden Kooperationspartnern. Das Team sollte sowohl international als auch interdisziplinär zusammengesetzt sein. Die Gruppen müssen verschiedene Expertisen einbringen, um gemeinsam Fragen beantworten zu können, die allein nicht erforschbar wären.

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