Onderzoekers van de Ruhr-Universität Bochum hebben een nieuw mechanisme voor de deactivering van switch-eiwitten geïdentificeerd. onder leiding van professor Klaus Gerwert en Dr. Till Rudack van de afdeling Biofysica, en de Universiteit van Uppsala in Zweden. Switch-eiwitten zoals Ras reguleren veel processen in het lichaam en beïnvloeden ziekten zoals kanker. Het onderzoeksteam publiceerde hun rapport over het nieuw ontdekte mechanisme in het huidige nummer van de Tijdschrift van de American Chemical Society .

Gebonden om van eiwit te wisselen, het GTP-molecuul is van vitaal belang voor de deactivering van veel van hen. Als een van de drie fosfaatgroepen wordt losgemaakt van GTP, het eiwit schakelt over naar "uit, ", waardoor cellulaire processen worden beïnvloed. "De eiwitten zijn extreem efficiënt en versnellen reacties die gewoonlijk miljarden jaren duren, zodat ze binnen een fractie van een seconde worden uitgevoerd, ’ zegt Klaus Gerwert.

Bij het deactiveringsproces is altijd minimaal één watermolecuul betrokken. Daten, onderzoekers gingen ervan uit dat dit watermolecuul geactiveerd moest worden, namelijk door een reactiepartner die een proton op het watermolecuul overbrengt. "Over de aard van de reactiepartner wordt al tientallen jaren gediscussieerd - is het de GTP zelf of is het een eiwitcomponent, " legt Carsten Kötting uit, een van de auteurs van het team uit Bochum. "In het huidige onderzoek we hebben verrassend genoeg een geheel nieuw mechanisme ontdekt, waar de activering plaatsvindt zonder enige protonoverdracht."

Theorie versus experiment

Met behulp van computerondersteunde analyse, het team bestudeerde alle deactiveringsopties voor zeven verschillende switch-eiwitsystemen. Zo identificeerden de onderzoekers verschillende snelheden voor het deactiveringsproces. Ze vergeleken de berekende snelheden met waarden die werden verkregen in experimenten met tijdsopgeloste infraroodspectroscopie.

Terwijl de waarden voor de twee eerder vermoede mechanismen sterk van elkaar afweken, de experimentele resultaten voor het nieuw geïdentificeerde mechanisme kwamen overeen met theoretische veronderstellingen - voor alle zeven geteste systemen, op dat. "De overeenkomsten laten zien dat ons nieuw ontdekte deactiveringsmechanisme universeel is en bijgevolg, is relevant voor tal van cellulaire processen, " concludeert Till Rudack.

Mechanisme relevant voor tumorvorming

"Ziekten worden vaak veroorzaakt door een defect in het deactiveringsmechanisme van belangrijke eiwitten, ", zegt Till Rudack. "Om de moleculaire processen die ten grondslag liggen aan ziekten te begrijpen en om therapieën te ontwikkelen, we moeten eerst het deactiveringsmechanisme begrijpen."

Het nieuw geïdentificeerde deactiveringsmechanisme is, bijvoorbeeld, verantwoordelijk voor het uitschakelen van Ras, een eiwit waarvan de defecten leiden tot ongecontroleerde celgroei bij tumoren. Onderzoekers proberen al tientallen jaren een medicijn te vinden dat het disfunctionele Ras-eiwit in menselijke tumoren aantast. "We verwachten dat onze resultaten verklaren waarom de zoektocht tot nu toe vruchteloos is gebleven, ", zegt Klaus Gerwert. "Het juiste moleculaire deactiveringsmechanisme kan nu het startpunt worden voor de ontwikkeling van geneesmiddelen tegen kanker."