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Analyse eines Protein-Mikroschalters durch FTIR-Differenzspektroskopie

Zusammenfassung der Ergebnisse

Zusammenfassend lässt sich sagen: Die Tyr223-Seitenkette und somit der Glu134-Arg135-Tyr223-Mikroschalter spielt eine große Rolle im Aktivierungsmechanismus des Sehpigments Rhodopsin und bei der Signalweiterleitung zum G-Protein. Der Mikroschalter wird im letzten Schritt der Rhodopsin-Aktivierung (über Protonen-Aufnahme zum Meta IIbH+) betätigt.

Es konnte gezeigt werden, dass neben der Bindung und Stabilisierung von Arg135, die hydrophoben Kontaktflächen des Ringsystems für eine effiziente Signalweiterleitung zum G-Protein notwendig sind.

Ausblick

Arg135 ist eine der am höchsten konservierten Aminosäuren in der großen Klasse A der GPCR1). Sie ist maßgeblich an der Signaltransduktion in allen Teilen des Körpers beteiligt. Adrenalin-, Serotonin- und Dopamin-Rezeptoren, Geschmack- und Geruchssinn sind neben dem Lichtrezeptor Rhodopsin die prominentesten Beispiele. Um zu verstehen, wie die unterschiedlichen Signale weitergeleitet werden und wie damit verbundene Fehlfunktionen auftreten können, greifen Wissenschaftler immer mehr auf das Wissen über Rhodopsin zurück, das über Jahrzehnte erlangt wurde. Das Konzept der Mikroschalter ist genau zu diesem Zweck entwickelt worden und zeigt seine breite Einsatzmöglichkeit. Es kann auch zur Entwicklung von Medikamenten und Therapien führen.

Forschen am Institut für Medizinische Physik und Biophysik der Berliner Charité

Am Institut für Medizinische Physik und Biophysik beschäftigen sich die Wissenschaftler zum einen mit der Strukturaufklärung makromolekularer Maschinen und funktionaler Komplexe mit Schwerpunkt Ribosomen. Ziel ist es, Vorgänge und Kontrollmechanismen der Proteinbiosynthese genauer zu verstehen. Gearbeitet wird vor allem mit der Kryo-Elektronenmikroskopie und Röntgenstrukturanalyse. Zum anderen ist die Aufklärung der Vorgänge bei der visuellen Signaltransduktion Thema am Institut, insbesondere in Bezug auf die Protein-Kofaktor-Interaktion, die Struktur und Funktion von Rezeptorproteinen sowie die Signalweiterleitung über biologische Membranen. Hierbei werden biophysikalische sowie strukturbiologische Methoden angewendet, wie die kombinierte zeitaufgelöste und statische UV- und FTIR-Differenzspektroskopie.

Kontakt zum Institut für Medizinische Physik und Biophysik der Berliner Charité

1)GPCR: G-protein coupled receptors
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