Krankhafte Eiweissablagerung im Labormodell studiert Alzheimer im Reagenzglas - scinexx | Das Wissensmagazin
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Krankhafte Eiweissablagerung im Labormodell studiert

Alzheimer im Reagenzglas

Ein internationales Forschungsteam unter Leitung des Paul Scherrer Instituts (PSI) und der Universität Manchester hat ein Modellsystem entwickelt, mit dem die Bildung von Eiweissablagerungen im Reagenzglas studiert werden kann. Diese spielen bei vielen heute noch unheilbaren Krankheiten eine entscheidende Rolle. Die Wissenschaftler verwendeten ein künstlich hergestelltes Miniprotein, das sich bei erhöhter Temperatur zu Fasern umlagert.

Krankheiten wie Alzheimer, Creutzfeldt-Jakob oder Diabetes Mellitus Typ 2 haben eines gemeinsam: In den betroffenen Organen finden sich abgelagerte Proteinfasern, so genannte amyloide Fibrillen. Im Hirn verstorbener Alzheimerpatienten sind Amyloidfibrillen als „Plaques“ nachweisbar, ebenso treten unlösliche Ablagerungen in der Bauchspeicheldrüse von Zuckerkranken auf. Warum sich Proteine falsch falten und ablagern, ist im Detail noch unbekannt.

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Um den komplexen Prozess der Faserbildung zu ergründen, hat ein Forschungsteam unter Leitung von Michel Steinmetz vom PSI und von Richard Kammerer von der Universität Manchester ein einfaches Modellsystem entwickelt. Mit einem synthetisch hergestellten Miniprotein können molekulare Umlagerungen im Reagenzglas simuliert und studiert werden. Das dafür eigens konstruierte Miniprotein ist bei niedriger Temperatur stabil und löslich. Wird die Temperatur erhöht, lagert es sich in unlösliche Fibrillen um, die Amyloidfibrillen aus krankem Gewebe täuschend ähnlich sind. Das internationale Team hat seine Arbeit nun in der jüngsten Ausgabe der bekannten US-Fachzeitschrift „PNAS“ veröffentlicht.

Einfaches Modellsystem für komplexe Fragen

Mit dem Modellsystem können die Forschenden der Frage nachgehen, welche Faktoren den löslichen Zustand des Miniproteins stabilisieren und welche die fibrillöse Ablagerung begünstigen. Indem sie gezielt Aminosäuren austauschen oder chemisch verändern, können die Wissenschaftler die Kinetik der Umlagerung beeinflussen. So erhalten sie Hinweise darauf, wie die einzelnen Aminosäurenketten in den Amyloidfibrillen gepackt sind. Bisherige Studien lassen darauf schliessen, dass amyloide Fibrillen aus gegenläufig angeordneten Faltblättern bestehen und dass ihre Bildung auf gewissen Wechselwirkungen zwischen wasserabweisenden Aminosäuren beruht.

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Bekannt ist, dass Faktoren wie Genmutation, Modifikation von Aminosäuren oder Prozesse des Alterns zu den amyloiden Ablagerungen führen, die mit den uns bekannten Krankheiten einhergehen. Als vereinfachte Miniaturausgabe eines echten und komplexen Proteins hat das Modellsystem den entscheidenden Vorteil, den Prozess der Umlagerung im Reagenzglas immer noch relativ präzise wiederzugeben. Somit können die Forschenden verschiedene Faktoren gezielt und physiologisch relevant auf ihre Effekte hin testen – ein wichtiger Mosaikstein hin zum bessern Verständnis vieler bisher unheilbarer Leiden.

(Paul-Scherrer-Institut (PSI), 01.04.2004 – NPO)

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