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Foto: Ärzte-Woche-Montage
Ubp8 soll dem digitalen Helden der 1980er-Jahre nicht unähnlich sein.
 
Wissenschaft & Lehre 25. Mai 2010

Wann Pac-Man zubeißt

Die Regulation der Gen-Aktivität erfolgt unter anderem über das Umklappen molekularer Schalter. In einer aktuellen Publikation präsentiert Dr. Alwin Köhler von den Max F. Perutz Laboratories der MedUni Wien mit einem internationalen Team, wie der Proteinkomplex SAGA einen dieser Schalter bedient.

Die DNA ist die Vorlage für die Produktion von Proteinen. Je nachdem, welche Proteine erzeugt werden sollen, werden die jeweils zuständigen Gene der DNA transkribiert. Dazu muss die DNA bei Bedarf von dem Histon gelöst werden. Als Markierung muss das Protein Ubiquitin zunächst an die Histone geheftet werden. Wird Ubiquitin später vom Histon abgetrennt, kann das Ablesen eines Gens eingeleitet werden. Für diesen wichtigen Schritt ist das Deubiquitinase Ubp8 verantwortlich. Dieses Enzym wurde nun genau unter die Lupe genommen. „In unserer Studie haben wir die Struktur und Funktionsweise von Ubp8 entschlüsselt. Es sieht ein bisschen wie ein kleiner Pac-Man aus, der das Ubiquitin von den Histonen herunterbeißt“, erklärt Erstautor Dr. Alwin Köhler von den Max F. Perutz Laboratories der MedUni Wien. „Die zweite Frage war nun, wie der Pac-Man gesteuert wird, damit er zur richtigen Zeit an der richtigen Stelle zubeißt.“ Das Enzym Ubp8 ist alleine inaktiv. Das unkontrollierte Entfernen von Ubiquitin, einem universellen Signalmolekül, würde leicht ein Chaos in der Zelle erzeugen. Es benötigt das Zusammenspiel von drei anderen Proteinen, um Ubp8 zu aktivieren. Erst wenn alle drei Aktivatoren an Ubp8 gebunden haben, ist der Pac-Man funktionstüchtig und kann Ubiquitin von Histonen abtrennen. Das Besondere an diesem Mechanismus ist, dass die Aktivierung von Ubp8 in mehreren Stufen erfolgt und die drei Regulatorproteine spezielle Aufgaben haben, nämlich den Pac-Man zusammenzuhalten, das Histon zu erkennen und das „Fresszentrum“ zu öffnen. Das menschliche Pendant zur Protease Ubp8 (USP22) ist etwa in Tumorzellen häufig überaktiv, während Fehlfunktionen eines der Aktivatoren, beim Menschen unter der Bezeichnung Ataxin-7 bekannt, an neurodegenerativen Erkrankungen beteiligt ist.

Quelle: Köhler, A. Et al.: Cell 2010; 141(4): 606–17

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