Versagen der molekularen Leibgarde

Wis­sen­schaft­ler der ETH Zü­rich und des Bio­zen­trums der Uni­ver­si­tät Ba­sel zeig­ten, dass sich in Zel­len «Leibwächter-Proteine» auf dy­na­mi­sche Wei­se mit dem Parkinson-Protein α-Synuclein ver­bin­den. Ist die­se Ver­bin­dung ge­stört, kommt es zu Zell­schä­den und zur Bil­dung von für Par­kin­son ty­pi­schen Ab­la­ge­run­gen.

Cha­pe­ro­ne schüt­zen das Parkinson- Protein α- Synuclein im Ge­hirn. (Gra­fik: Bio­zen­trum Uni­ver­si­tät Ba­sel)

Die Parkinson-Krankheit ist ge­prägt von ei­nem fort­schrei­ten­den Ab­ster­ben von Ner­ven­zel­len im Ge­hirn. Die ge­nau­en Ur­sa­chen sind bis heu­te nicht be­kannt. Da­her ist die Ent­wick­lung wir­kungs­vol­ler The­ra­pien so schwie­rig. Be­kannt ist, dass das im Ge­hirn vor­kom­men­de Pro­te­in α-Synuclein an der Krank­heit be­tei­ligt ist.

For­schen­de an der ETH Zü­rich und am Bio­zen­trum der Uni­ver­si­tät Ba­sel ha­ben nun her­aus­ge­fun­den, dass «Leibwächter-Proteine» (Cha­pe­ro­ne) bei der Ent­wick­lung von Par­kin­son eben­falls ei­ne Rol­le spie­len: In ge­sun­den Zel­len ist α-Synuclein stets von sol­chen Cha­pe­ro­nen um­ge­ben. Die Cha­pe­ro­ne sor­gen so da­für, dass α-Synuclein funk­ti­ons­tüch­tig bleibt. Schwer­wie­gen­de Fol­gen hat es je­doch, wenn die Cha­pe­ro­ne ih­rer Leibwächter- Funktion nicht mehr nach­kom­men kön­nen.

Da­zu kann es zum Bei­spiel kom­men, wenn che­mi­sche Ver­än­de­run­gen am Pro­te­in α-Synuclein, wie sie auch bei der Parkinson-Krankheit zu be­ob­ach­ten sind, die Wech­sel­wir­kung mit den Cha­pe­ro­nen stö­ren oder wenn die Cha­pe­ro­ne al­ters­be­dingt we­ni­ger ak­tiv sind. Dies führt da­zu, dass sich «un­be­glei­te­te» α-Synuclein-Proteine an in­nerzel­lu­lä­re Mem­bra­nen – je­ne der Mi­to­chon­dri­en (Zell­kraft­wer­ke) – hef­ten, dort ag­gre­gie­ren und un­ter an­de­rem die Mem­bra­nen nach und nach zer­stö­ren. Aus Mem­bran­trüm­mern und α-Synuclein bil­den sich Lewy-Körperchen ge­nann­te in­nerzel­lu­lä­re Ab­la­ge­run­gen, die für Par­kin­son ty­pisch sind, wie an­de­re Wis­sen­schaft­ler kürz­lich zeig­ten.

Neu­es Auf­ga­ben­ge­biet von Cha­pe­ro­nen ent­deckt

Cha­pe­ro­ne wa­ren bis­her da­für be­kannt, dass sie Pro­te­inen hel­fen, ih­re funk­ti­ons­fä­hi­ge drei­di­men­sio­na­le Struk­tur zu er­hal­ten: Pro­te­ine wer­den in den Zel­len zu­nächst als fa­den­för­mi­ge Mo­le­kü­le her­ge­stellt. In­dem sich Cha­pe­ro­ne dar­an hef­ten, sor­gen sie da­für, dass sich die Pro­te­ine zur rich­ti­gen Form zu­sam­men­la­gern. «In un­se­rer Ar­beit zei­gen wir nun, dass Cha­pe­ro­ne noch ei­ne wei­te­re Auf­ga­be ha­ben: In­dem sie sich dy­na­misch an Pro­te­ine hef­ten, kön­nen sie auch die Pro­te­in­funk­ti­on re­gu­lie­ren», sagt Ro­land Riek, Pro­fes­sor für phy­si­ka­li­sche Che­mie an der ETH Zü­rich. Er lei­te­te die im Fach­ma­ga­zin Na­tu­re ver­öf­fent­lich­te Ar­beit zu­sam­men mit Se­bas­ti­an Hu­ber, Pro­fes­sor am Bio­zen­trum der Uni­ver­si­tät Ba­sel.

Dass sich Cha­pe­ro­ne dy­na­misch an α-Synuclein hef­ten, zeig­ten die For­schen­den mit­tels «In-cell NMR-Spektroskopie». Die NMR-Spektroskopie ist ei­ne Me­tho­de, mit der Wis­sen­schaft­ler die drei­di­men­sio­na­le Struk­tur von Mo­le­kü­len und Mo­le­külan­samm­lun­gen auf­klä­ren. Nor­ma­ler­wei­se müs­sen die Mo­le­kü­le da­für ge­rei­nigt in Lö­sung vor­lie­gen. Bei der re­la­tiv jun­gen «In-cell NMR-Spektroskopie» fin­den die Mes­sun­gen di­rekt in bio­lo­gi­schen Zel­len statt.

Die ge­won­ne­nen Er­kennt­nis­se dürf­ten neue Im­pul­se zur Be­hand­lung von Par­kin­son lie­fern. Laut den Wis­sen­schaft­lern soll­ten künf­tig auch die Cha­pe­ro­ne so­wie die Auf­recht­erhal­tung ih­rer Funk­ti­ons­fä­hig­keit bei der Ent­wick­lung von Parkinson-Therapien in Be­tracht ge­zo­gen wer­den.

Die­ser Ar­ti­kel ba­siert auf ei­nem Text des Bio­zen­trums der Uni­ver­si­tät Ba­sel.

Quelle: https://ethz.ch/de/news-und-veranstaltungen/eth-news/news/2019/12/bei-parkinson-versagt-die-molekulare-leibgarde.html

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