Neue Studie in der Online-Ausgabe von „Nature“
21. Februar 2008
Eine Kooperation Züricher und Heidelberger Wissenschaftler entschlüsselt die molekularen Details der Kopplung von ribosomaler Synthese, N-terminaler Prozessierung und Chaperon-assistierter Faltung neusynthetisierter Polypeptide – Die Synthese von Proteinen am Ribosom ist physikalisch an die Chaperon-assistierte Faltung und die enzymatische Prozessierung der entstehenden Polypeptide gekoppelt
Die ribosomale Synthese von Polypeptiden durch die Translation von messenger RNA ist ein elementarer Schritt bei der Umsetzung genetischer Information. In Eubakterien interagiert die wachsende Polypeptidkette direkt am Ausgang des Proteintunnels der 50S-Untereinheit des Ribosoms mit weiteren Faktoren, die sowohl die Prozessierung des Amino-terminalen Endes der Kette als auch die Faltung in die aktive Konformation unterstützen.
In einer mehrjährigen Kooperation haben zwei Forschergruppen aus Zürich und Heidelberg um Professor Nenad Ban (ETH Zürich) und Professor Bernd Bukau (ZMBH, Universität Heidelberg) die molekularen Details dieser Prozesse mit Hilfe von zellbiologischen, biochemischen und strukturbiologischen Untersuchungen analysiert. In mehreren gemeinsamen Publikationen wurden bedeutende Beiträge zum Verständnis der Funktion des molekularen Chaperons Trigger Faktor (TF) geleistet, das mit wachsenden Proteinketten interagiert und die korrekte Faltung neusynthetisierter Polypeptide unterstützt. TF bindet am ribosomalen Protein L23 direkt benachbart dem Tunnelausgang der großen ribosomalen Untereinheit und bildet zwischen seiner Innenseite und der Oberfläche des Ribosoms einen geschützten Raum für die ungefaltete und deshalb von Aggregation bedrohte, wachsende Polypeptidkette.
In einer neuen Studie, die in dieser Woche in der Online-Ausgabe von Nature (DOI-Nr. 10.1038/nature06683) erscheint, ist es nun gelungen, eine direkte Interaktion des Enzyms Peptid-Deformylase, kurz PDF, mit den ribosomalen Proteinen L22 und L32 zu demonstrieren. PDF katalysiert die Deformylierung der N-Termini wachsender Polypeptide als erstem Schritt bei der N-terminalen Prozessierung, oft gefolgt von der enzymatischen Abspaltung des aminoterminalen Methionins durch die Methionin-Aminopeptidase. Beide Enzyme sind lebensnotwendig und besonders PDF steht deshalb auf der Liste interessanter Zielmoleküle für die Entwicklung neuer Antibiotika.
Die Gruppe um Nenad Ban konnte mittels biochemischer Experimente die Interaktionsstelle der Peptid-Deformylase mit dem Ribosom identifizieren und mit Hilfe kristallografischer Untersuchungen deren exakte Position und Orientierung an der großen ribosomalen Untereinheit bestimmen. Interessanterweise ist dieses Enzym durch diese spezifische Wechselwirkung direkt an der Seite des TF-Chaperons positioniert, wodurch die entstehende Polypeptidkette deformyliert werden kann, ohne den geschützten Raum zwischen TF und Ribosom verlassen zu müssen. In vivo Experimente der Gruppe von Bernd Bukau und Günter Kramer demonstrieren darüber hinaus die Bedeutung dieser Interaktion von PDF und Ribosom für die Funktion des Proteins in der lebenden Zelle. Diese Ergebnisse bieten nun erstmals eine Basis für ein neues Verständnis der komplexen Organisation der beiden Proteine Trigger Faktor und Peptid-Deformylase am Ribosom und die Kopplung von Chaperon-assistierter Faltung mit der Prozessierung neusynthetisierter Proteine.
Pressekontakt:
Dr. Ralf Tolle
Zentrum für Molekulare Biologie der Universität Heidelberg (ZMBH)
Im Neuenheimer Feld 282, 69120 Heidelberg
Tel. 06221 546850, Fax 545507
r.tolle@zmbh.uni-heidelberg.de
Allgemeine Rückfragen von Journalisten auch an:
Dr. Michael Schwarz
Pressesprecher der Universität Heidelberg
Tel. 06221 542310, Fax 542317
michael.schwarz@rektorat.uni-heidelberg.de
http://www.uni-heidelberg.de/presse
Irene Thewalt
Tel. 06221 542310, Fax 542317
presse@rektorat.uni-heidelberg.de
In einer mehrjährigen Kooperation haben zwei Forschergruppen aus Zürich und Heidelberg um Professor Nenad Ban (ETH Zürich) und Professor Bernd Bukau (ZMBH, Universität Heidelberg) die molekularen Details dieser Prozesse mit Hilfe von zellbiologischen, biochemischen und strukturbiologischen Untersuchungen analysiert. In mehreren gemeinsamen Publikationen wurden bedeutende Beiträge zum Verständnis der Funktion des molekularen Chaperons Trigger Faktor (TF) geleistet, das mit wachsenden Proteinketten interagiert und die korrekte Faltung neusynthetisierter Polypeptide unterstützt. TF bindet am ribosomalen Protein L23 direkt benachbart dem Tunnelausgang der großen ribosomalen Untereinheit und bildet zwischen seiner Innenseite und der Oberfläche des Ribosoms einen geschützten Raum für die ungefaltete und deshalb von Aggregation bedrohte, wachsende Polypeptidkette.
In einer neuen Studie, die in dieser Woche in der Online-Ausgabe von Nature (DOI-Nr. 10.1038/nature06683) erscheint, ist es nun gelungen, eine direkte Interaktion des Enzyms Peptid-Deformylase, kurz PDF, mit den ribosomalen Proteinen L22 und L32 zu demonstrieren. PDF katalysiert die Deformylierung der N-Termini wachsender Polypeptide als erstem Schritt bei der N-terminalen Prozessierung, oft gefolgt von der enzymatischen Abspaltung des aminoterminalen Methionins durch die Methionin-Aminopeptidase. Beide Enzyme sind lebensnotwendig und besonders PDF steht deshalb auf der Liste interessanter Zielmoleküle für die Entwicklung neuer Antibiotika.
Die Gruppe um Nenad Ban konnte mittels biochemischer Experimente die Interaktionsstelle der Peptid-Deformylase mit dem Ribosom identifizieren und mit Hilfe kristallografischer Untersuchungen deren exakte Position und Orientierung an der großen ribosomalen Untereinheit bestimmen. Interessanterweise ist dieses Enzym durch diese spezifische Wechselwirkung direkt an der Seite des TF-Chaperons positioniert, wodurch die entstehende Polypeptidkette deformyliert werden kann, ohne den geschützten Raum zwischen TF und Ribosom verlassen zu müssen. In vivo Experimente der Gruppe von Bernd Bukau und Günter Kramer demonstrieren darüber hinaus die Bedeutung dieser Interaktion von PDF und Ribosom für die Funktion des Proteins in der lebenden Zelle. Diese Ergebnisse bieten nun erstmals eine Basis für ein neues Verständnis der komplexen Organisation der beiden Proteine Trigger Faktor und Peptid-Deformylase am Ribosom und die Kopplung von Chaperon-assistierter Faltung mit der Prozessierung neusynthetisierter Proteine.
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