Zystische Fibrose - Aktivierung von Hitzeschock-protein aufgeklärt

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Die Zystische Fibrose (CF) ist die häufigste erbliche Stoffwechselkrankheit in Europa. Ein Auslöser der Krankheit ist die fehlerhafte Regulation des Hitzeschockproteins Hsp90 durch das Partnerprotein Aha1. Den Mechanismus dieser Reaktion haben nun Wissenschaftler der Technischen Universität München (TUM) aufgeklärt. Ihre Ergebnisse berichten sie in der aktuellen Ausgabe der Zeitschrift Molecular Cell (Retzlaff et al., Molecular Cell 2010; 37: 344-354, DOI: 10.1016/j.molcel.2010.01.006).

Hitzeschockprotein Hsp90

Das Hitzeschockprotein Hsp90 nimmt bei der Regulierung der Aktivität und Lebensdauer einer Zelle eine zentrale Rolle ein. Es prüft und steuert die Qualität und Aktivität einer Vielzahl wichtiger Signalproteine. Wenn die Zelle durch Hitze oder Sauerstoffmangel hohem Stress ausgesetzt ist, wird dieses Protein vermehrt hergestellt, um die Schäden für andere Proteine in Grenzen zu halten.

Hsp90 selbst wird von Partnerproteinen reguliert. Diese Regulation ist für den Organismus von fundamentaler Bedeutung, wie am Beispiel der CF deutlich wird. Die Erkrankung wird durch die Wechselwirkung zwischen Hsp90 und einem Partnerprotein namens Aha1 wesentlich verstärkt. Wie Aha1 Hsp90 in seiner Funktion beeinflusst, war bisher allerdings unklar.

Hsp90 ist ein aus 2 identischen Untereinheiten symmetrisch zusammengesetztes Protein. Bisher vermutete die Wissenschaft, dass beide Hälften auch symmetrisch arbeiten, für eine Aktivierung also auch 2 Aha1-Proteine gebraucht werden. Im Fachbereich Chemie der TU München gelang es nun einem Team von Biochemikern um Prof. Johannes Buchner in Kooperation mit der Arbeitsgruppe von Professor Horst Kessler den Mechanismus der Aktivierung von Hsp90 durch sein Partnerprotein Aha1 aufzuklären.

Bruch der Symmetrie von Bedeutung

Überraschenderweise spielt hierbei der Bruch der Symmetrie in Hsp90 eine große Rolle: Der Aktivierungsmechanismus von Hsp90 durch Aha1 verläuft asymmetrisch. Bereits das Andocken eines Aha1-Proteins an 2 Bindestellen eines Hsp90 reicht aus, um Hsp90 vollständig zu aktivieren. Die Kenntnis des Mechanismus könnte, so hoffen die Forscher, langfristig zur Entwicklung neuer Therapieansätze für Mukoviszidose aber auch für andere Krankheiten wie Krebs führen.

Technische Universität München