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Dem Rinderwahnsinn auf der Spur

27. August 2013. Auch wenn der Ausbruch der BSE-Krise bereits gut 20 Jahre zurück liegt, sind die Ursachen von Erkrankungen wie Rinderwahnsinn (BSE) und der verwandten Creutzfeldt-Jakob-Krankheit beim Menschen in vielen Aspekten ein Mysterium geblieben. Forschern der Goethe-Universität ist es nun gelungen, Einblicke mit bis dato unerreichter Genauigkeit in die krankheitsrelevanten Ablagerungsprozesse des Proteins auf atomarer Ebene zu gewinnen.

Das besondere Charakteristikum dieses Typus von Krankheiten – auch als Prionen-Erkrankungen bekannt – ist, dass die Übertragung des Erregers auf einem infektiösen Eiweißstoff beruht und weder Bakterien noch Viren involviert. Dieser Einweißstoff ist als Prion-Protein bekannt. Eigentlich handelt es sich um ein harmloses Protein im menschlichen Körper. Gefährlich werden sie, wenn sich einzelne Moleküle des Prion-Proteins zu Oligomeren zusammen lagern und dabei ihre dreidimensionale Struktur verändern. Das geschieht nicht nur im Verlauf von Prionen-Erkrankungen, sondern auch durch Alterung oder spezifische Punktmutationen. Diese oligomeren Strukturen sind auch Träger der Infektiosität: Sie können zwischen Individuen übertragen werden und prägen dann ihre Struktur auch Molekülen des Prion-Proteins auf, die zunächst nicht als Oligomere vorlagen.

Dr. Kai Schlepckow in der Arbeitsgruppe von Prof. Harald Schwalbe an der Goethe-Universität ist es erstmals gelungen, detaillierte Einblicke in den Bildungsmechanismus von Oligomeren des Prion-Proteins zu gewinnen. „Wir konnten quasi für jede einzelne Aminosäure nachverfolgen, zu welchem Zeitpunkt sie in den Aggregationsprozess eingreift. Dieser Prozess ist viel komplexer, als man bisher angenommen hat“, berichtet Prof. Schwalbe. Diese Informationen sind von zentraler Bedeutung, da es ohne sie nicht möglich sein wird, Therapeutika zu entwickeln, die die Bildung infektiöser Partikel unterbinden.

Mit Hilfe der Kernmagnetresonanzspektroskopie (NMR-Spektroskopie) konnte der Prozess der Oligomerisierung mit atomarer Auflösung verfolgt werden. Auf diese Weise war es möglich, verschiedene Bereiche des Prion-Protein-Moleküls auf ihre spezifischen Beiträge zur Oligomerisierung zu untersuchen. „Wir waren fasziniert zu sehen, dass sich das Molekül während der Oligomerisierung nicht gleichförmig verhält. Vielmehr sind verschiedene Molekülbereiche in unterschiedliche Abschnitte dieses Prozesses involviert. Somit können wir den Bildungsmechanismus von Oligomeren des Prion-Proteins mit bisher nicht erreichter Genauigkeit beschreiben“, fasst Dr. Schlepckow die Ergebnisse der Studie zusammen, die kürzlich als Very Important Paper in der renommierten Fachzeitschrift Angewandte Chemie veröffentlich wurde.

Kontakt:
Harald Schwalbe
Institut für Organische Chemie und Chemische Biologie
Campus Riedberg
Goethe-Univerität Frankfurt
Tel.: (069) 798-29130
schwalbe@em.uni-frankfurt.de

Publikation:
Kai Schlepckow & Harald Schwalbe (2013) Molecular Mechanism of Prion Protein Oligomerization at Atomic Resolution. Angew Chem Int Edit Article first published online: 9 August 2013, DOI: 10.1002/anie.201305184. More ....