Winziger Wurm, riesiger Sprung: Entdeckung der hochspezifischen Fettsäure-Anbindung an Proteine.

22. Januar 2024

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von Boyce Thompson Institute

In einer Welt, in der die Feinheiten der Molekularbiologie oft so weitreichend und mysteriös wie das Universum erscheinen, taucht eine neue Studie in das mikroskopische Universum der Proteine ein und enthüllt einen faszinierenden Aspekt ihres Daseins. Diese Entdeckung könnte tiefgreifende Auswirkungen auf das Verständnis und die Behandlung einer Vielzahl menschlicher Krankheiten haben.

Stellen Sie sich Proteine als winzige Motoren vor, die die Maschinerie des Lebens antreiben. Ähnlich wie Motoren Änderungen zur Optimierung der Leistung benötigen, durchlaufen Proteine eine 'Proteinmodifikation' - ein entscheidender Prozess, der ihre Funktion, ihren Standort und ihre Lebensdauer verändert. Ein wichtiger Akteur in diesem Modifikationsprozess ist die Fettsäurebindung an Proteinen ('fatty acylation'), ähnlich wie das Hinzufügen einer spezialisierten Komponente (z. B. Fettsäuren), die es Proteinen ermöglicht, sich an zellularen Membranen zu verankern.

Durch sorgfältige Untersuchungen unter Verwendung der hochauflösenden Massenspektrometrie haben Wissenschaftler des Boyce Thompson Institute (BTI) entscheidende Muster der Fettsäurebindung im Modellorganismus C. elegans entdeckt, einem mikroskopischen Wurm, der einen Einblick in grundlegende biologische Prozesse bietet.

Die Forscher nutzten die Kraft der 'Click-Chemie' - eine Technik, die mit zwei Nobelpreisen in Chemie ausgezeichnet wurde - und kartierten erfolgreich, wie verschiedene Aminosäuren in Proteinen spezifisch mit verschiedenen Fettsäuren modifiziert werden. Ihre Arbeit wurde in der Fachzeitschrift Proceedings of the National Academy of Sciences veröffentlicht.

'Wir waren überrascht zu entdecken, dass verschiedene Aminosäuren mit Fettsäuren aus unterschiedlichen Biosynthesewegen modifiziert werden', schrieb Frank Schroeder, Professor am BTI und leitender Autor der Studie. 'Diese unerwartete Entdeckung verdeutlicht den Zusammenhang zwischen Proteinmodifikation und spezifischen Stoffwechselwegen für Fette. Sie dient auch als Grundlage für weitere Forschungen darüber, wie die Proteinfunktion durch verschiedene Fettsäuren und ihren Stoffwechsel beeinflusst wird.'

Die Studie mit dem Titel 'Amino acid and protein specificity of protein fatty acylation in C. elegans' geht nicht nur darum, die inneren Abläufe eines winzigen Wurms zu verstehen. Die Auswirkungen sind weitreichend und für die menschliche Gesundheit von großer Bedeutung. Die Fettsäurebindung an Proteinen ist ein entscheidender Faktor bei Krankheiten, angefangen bei Krebs bis hin zu neurodegenerativen, kardiovaskulären Störungen und sogar Infektionskrankheiten.

'Was wir von C. elegans lernen, trägt wesentlich zu unserem grundlegenden Verständnis dieser Art von Proteinmodifikation bei', sagte Bingsen Zhang, ein Doktorand im Schroeder-Labor und Erstautor der Studie. 'Je mehr wir Proteinmodifikation und -funktion verstehen, desto besser verstehen wir ihre zentrale Rolle für die menschliche Gesundheit und Krankheit.'

Darüber hinaus enthüllt die Studie das erste Beispiel einer häufigen Proteinmodifikation mit verzweigtkettigen Fettsäuren - eine Entdeckung, die Parallelen in höheren Tieren und Menschen haben könnte, da sie in unserer Ernährung vorhanden sind und von Mikrobiomen im Darm produziert werden. Die Verbindung zwischen Ernährung, Darmgesundheit und Proteinmodifikation könnte neue Wege in der Ernährungswissenschaft eröffnen.

Letzten Endes handelt es sich bei dieser Studie um die grundlegenden Prozesse, die jedes Lebewesen am Leben erhalten, von winzigen Würmern bis hin zu Menschen. Also, beim nächsten Mal, wenn Sie einen Wurm sehen, nicken Sie dem ungewöhnlichen Helden der Biologie und den Wissenschaftlern zu, die seine Geheimnisse enthüllen. Denn manchmal liegen die Schlüssel zu den größten Rätseln des Lebens in seinen winzigsten Bewohnern.

Journal-Informationen: Proceedings of the National Academy of Sciences

Bereitgestellt von Boyce Thompson Institute