Ein sogenanntes Chaperon wird durch die Reaktion mit Methylglyoxal so modifiziert wird, dass das Protein seine Funktion nicht mehr wahrnehmen kann.
Im Laufe des Alterns und durch verschiedene Krankheiten wie Diabetes oder Krebs verändern sich Proteine im Körper – zumeist durch ungewünschte Reaktionen mit verschiedenen Stoffwechselprodukten wie z.B. Methylglyoxal. Ein Team um Maria Matveenko und Christian F. W. Becker vom Institut für Biologische Chemie der Universität Wien hat nun zum ersten Mal auf molekularer Ebene die biochemischen Konsequenzen einer solchen Modifikation untersucht – ein Durchbruch in der Analyse von Proteinen. Die Ergebnisse der Studie erscheinen aktuell im renommierten Fachmagazin „Angewandte Chemie“.
Durch Reaktion mit Methylglyoxal Chaperon seine Funktion genommen
Die ForscherInnen untersuchten in ihrer Arbeit ein Chaperon, einen sogenannten Protein-Faltungshelfer, der durch die Reaktion mit Methylglyoxal, einem Produkt des Kohlenhydratstoffwechsels, so modifiziert wird, dass das Protein seine Funktion nicht mehr wahrnehmen kann. Dies kann bei Krankheiten wie Krebs und Diabetes schwerwiegende Folgen haben.
„Durch die Verknüpfung chemisch-synthetischer mit molekularbiologischen Methoden haben wir zum ersten Mal eine Modifikation gezielt in ein Protein eingebaut und deren Folgen für die Proteinfunktion aufgezeigt. Zukünftig können wir damit eine große Klasse an Proteinmodifikationen, so genannte ‚Advanced Glycation Endproducts‘, systematisch untersuchen“, erklärt Maria Matveenko, die zurzeit als Stipendiatin der Österreichischen Akademie der Wissenschaften (APART) am Institut für Biologische Chemie der Universität Wien forscht.
Die Kombination der eleganten Synthese von modifizierten Aminosäurebausteinen, deren Einbau in synthetische Peptide und daraufhin die spurlose Verknüpfung mit Proteinfragmenten aus biologischen Quellen stellt einen Durchbruch für die Analyse jener Proteine dar, die unter Krankheitsbedingungen oder durch Alterungsprozesse mit Stoffwechselprodukten reagieren. „Der Schlüssel zum Erfolg ist der ortsspezifische Einbau der Modifikation, der mithilfe unserer neuen Methode für viele andere Reaktionsprodukte von Metaboliten und Proteinen angewendet werden kann“, so Christian Becker: „Wir erhoffen uns dadurch ein besseres Verständnis der Auswirkungen dieser Veränderungen auf Proteine und in der Folge neue therapeutische Ansätze“.
Publikation in „Angewandte Chemie“
Impaired Chaperone Activity of Human Heat Shock Protein Hsp27 Site-Specifically Modified with Argpyrimidine. Maria Matveenko, Elena Cichero, Paola Fossa and Christian F. W. Becker, in Angewandte Chemie Intl. Ed., 2016.
DOI: http://dx.doi.org/10.1002/ange.201605366