Ein internationales Forschungsteam hat entscheidende Fortschritte im Verständnis der ersten Schritte der Proteinsynthese gemacht. Insbesondere wurde die Rolle des Proteinkomplexes NAC (Nascent Polypeptide-Associated Complex) aufgeklärt, der in allen Eukaryoten vorkommt. NAC spielt eine zentrale Rolle bei der Proteinsynthese in menschlichen Zellen und bindet an Ribosomen, wo es die Schritte der Proteinherstellung mithilfe von Enzymen und weiteren molekularen Faktoren koordiniert. Dies berichtet die Universität Heidelberg.
Bisher war unklar, welche direkte Rolle NAC bei der Proteinfaltung spielt. Dieser Prozess ist von entscheidender Bedeutung, da Aminosäureketten ihre spezifische dreidimensionale Struktur annehmen müssen, um funktionstüchtig zu sein. Fehler bei der Faltung sind mit schweren Krankheiten wie Alzheimer, Parkinson und Chorea Huntington verbunden, was die Relevanz dieser Forschung unterstreicht.
NACs Funktion in der Proteinfaltung
Das angesprochene internationale Forschungsteam hat herausgefunden, dass NAC bereits in den frühen Stadien der Proteinfaltung eingreift, sobald die Aminosäureketten den ribosomalen Tunnel verlassen. NAC bindet an einen Großteil jener naszierenden Proteine, die in menschlichen Zellen während ihrer Synthese hergestellt werden. Biophysikalische Analysen haben gezeigt, dass NAC effektiv die korrekte Faltung von Proteinen bewirken kann und Fehlfaltungen von unvollständigen Zwischenprodukten verhindert.
Ein wichtiger Aspekt der Studie war der Einsatz von Kryo-Elektronen-Mikroskopie. Diese Technik ermöglichte es den Forschern, zu demonstrieren, wie NAC an die neu entstandenen Aminosäureketten bindet. NAC verfügt über eine spezielle Bindestelle, die auf bestimmte Bereiche in den naszierenden Proteinen ausgelegt ist. Eine künstlich erzeugte Variante von NAC, die ohne diese Bindestelle entwickelt wurde, war nicht in der Lage, die Faltungsfunktion zu erfüllen.
Forschungszusammenarbeit und Unterstützung
Die Forschung wurde im Rahmen des ERC Synergy-Konsortiums „Mechanisms of co-translational assembly of multi-protein complexes“ durchgeführt. Dieses wird von Professor Bukau an der Universität Heidelberg koordiniert und umfasst auch das AMOLF-Forschungsinstitut in Amsterdam, die Eidgenössische Technische Hochschule Zürich sowie das California Institute of Technology. Unterstützung erhielt das Team zudem von der Deutschen Forschungsgemeinschaft, den National Institutes of Health, der National Science Foundation (USA) sowie dem Schweizerischen Nationalfonds.
Die Ergebnisse dieser wichtigen Studie wurden in der Fachzeitschrift „Molecular Cell“ veröffentlicht und stellen einen bedeutenden Fortschritt für das Verständnis der Proteinsynthese dar. Die dynamische Reaktion von NAC auf die Beschaffenheit der naszierenden Proteine und seine Fähigkeit, seine Position am Tunnelausgang des Ribosoms zu verändern, bietet jederzeit neue Perspektiven für zukünftige Forschungen im Bereich der molekularen Biologie.