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Schutzproteine gegen grauen Star

29.10.2013
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Von Brigitte M. Gensthaler / Wie ein Schutzprotein der Augenlinse aktiviert wird, haben Wissenschaftler der Technischen Universität München (TUM) nun entschlüsselt. Verschiedene Schutzproteine sorgen dafür, dass die Eiweiße in der menschlichen Linse nicht verklumpen. Versagt der Mechanismus, trübt sich die Linse und der Patient erkrankt am grauen Star.

 

Die Augenlinse des Menschen besteht aus einer hochkonzentrierten Proteinlösung. Linsenproteine werden nur ein einziges Mal in der Embryonalentwicklung angelegt und sind so alt wie der Organismus selbst. Damit sie ein Leben lang funktionieren, müssen die Proteine permanent in gelöstem Zustand gehalten werden, heißt es in einer Pressemeldung der TUM. 

Dafür sind zwei Schutzproteine verantwortlich: αA-Crystallin und αB-Crystallin. Sie sind die bekanntesten Vertreter der Klasse der kleinen Hitzeschockproteine, die in vielen Körperzellen eine wesentliche Rolle spielen. Sie bewahren andere Proteine davor, bei starker Hitze oder zellulärem Stress zu einem unbrauchbaren Knäuel zu verklumpen. »Die große Herausforderung bei der Analyse der beiden Crystalline liegt in ihrer großen strukturellen Vielfalt«, erklärt Professor Dr. Johannes Buchner.

 

Wenn die Zelle keinem Stress ausgesetzt ist, liegt das Protein αB-Crystallin als Komplex aus 24 identischen Untereinheiten vor. Wie diese Ruheform aktiviert wird, konnten die Forscher um Buchner und Sevil Weinkauf, Professorin für Elektronenmikroskopie am Department Chemie, jetzt entschlüsseln. In Stresssituationen werden Phosphatgruppen an eine bestimmte Region des Proteins angeheftet. Die negativen Ladungen lösen die Verknüpfungen zwischen den Untereinheiten. Der große Komplex zerfällt in kleinere, die nur noch aus sechs oder zwölf Untereinheiten bestehen. Dadurch werden die Regionen an einem Ende der kleinen Komplexe flexibler, berichten die Forscher im Fachjournal »PNAS« (doi: 10.1073/pnas.1308898110). So kann das Molekül an verschiedene Partner andocken und das Verklumpen verhindern: Das Schutzprotein ist aktiv.

 

Die neuen Erkenntnisse bilden die Grundlage für neue Therapieoptionen, heißt es in der TUM-Meldung. Zur Behandlung des grauen Stars wäre beispielsweise ein Medikament denkbar, das in die Augenlinse eingespritzt wird, dort die Aktivierung von αB-Crystallin in Gang setzt und die getrübte Linse wieder transparent werden lässt. Ist αB-Crystallin zu aktiv, zum Beispiel in Krebszellen, hindert es die Zellen am programmierten Zelltod. Hier würden neue Medikamente auf eine Hemmung des Proteins abzielen. /

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