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„Wächter des Genoms“: Forscher aus Halle liefern neue Einblicke in die Struktur des Proteins p53

Nummer 135/2016 vom 09. Dezember 2016
Das Protein p53 spielt bei der Abwehr von Krebserkrankungen eine elementare Rolle: Es erkennt Fehler im Erbgut einer Zelle und zerstört diese. Bisher war es Wissenschaftlern nur schwer möglich, die Struktur von p53 näher zu analysieren und so ein besseres Verständnis seiner Funktionsweise zu erlangen. Pharmazeuten und Biochemiker der Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg (MLU) haben jetzt eine neue Methode entwickelt, mit der sich die Struktur des Proteins mit modernen Massenspektrometrie-Verfahren erstmals relativ genau beschreiben lässt. Ihre Ergebnisse stellt die Gruppe in der aktuellen Ausgabe der internationalen Fachzeitschrift "Angewandte Chemie" vor.

Seit seiner Entdeckung vor knapp 40 Jahren arbeiten Wissenschaftler daran, das Protein p53 und seine Struktur zu erforschen. Um zu verstehen, wie ein Protein funktioniert, sind detaillierte Kenntnisse seiner räumlichen Anordnung nötig. Denn: "Schon eine kleine Mutation bei p53 kann dazu führen, dass es seine Funktion nicht mehr ausüben kann und dass so Tumoren entstehen", erklärt die Pharmazeutin Prof. Dr. Andrea Sinz von der MLU. Mit den gängigen Methoden der Proteinbiochemie lässt sich die Struktur des Proteins aber nur schwer bestimmen: Es hat keine feste Struktur. "Solche intrinsisch ungeordneten Proteine können mit unterschiedlichen Bindungspartnern reagieren und ändern wie ein Chamäleon immer wieder ihre Struktur", so Sinz weiter.

Mit ihrem neuen Ansatz verbinden die halleschen Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler nun zwei Methoden der Massenspektrometrie. "In einem ersten Schritt analysieren wir die Proteine, nachdem wir sie in eine Gasphase überführt haben", erläutert Sinz. So können die Forscher die Masse des gewünschten Proteins bestimmen. In einem zweiten Schritt verwenden sie die sogenannte Cross-linking Massenspektrometrie. Dazu wird den Proteinen ein zusätzlicher Stoff hinzugefügt, der mit ihnen reagiert. Dieser Stoff funktioniert dabei wie ein molekulares Lineal: Je nach Art und Struktur der Proteine wird der Stoff an einer bestimmten Stelle gebunden. Das Proteingemisch wird anschließend in kleine Teile zerlegt, die das Massenspektrometer analysieren kann. "Über unser molekulares Lineal sehen wir jetzt, an welchen Stellen das Protein vernetzt wurde und können so Rückschlüsse über seine Struktur ziehen", fasst Sinz zusammen.

Die neue Analyse-Methode aus Halle hat ergeben, dass die bisherigen, groben Modelle von p53 überarbeitet werden müssen. Gleichzeitig kann das neu entwickelte Verfahren auch für die Analyse anderer ungeordneter Proteine verwendet werden. Diese sind sehr häufig im menschlichen Körper zu finden und werden mit einer Reihe von Krankheiten in Verbindung gebracht.

Zur Publikation:
Arlt, C., Flegler, V., Ihling, C. H., Schäfer, M., Thondorf, I. and Sinz, A. (2016), An Integrated Mass Spectrometry-Based Approach to Probe the Structure of the Full-Length Wild-Type Tetrameric p53 Tumor Suppressor. Angew. Chem. Int. Ed.. DOI:10.1002/anie.201609826

 

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