Mänskliga celler har ett sofistikerat regleringssystem som består av att märka proteiner med den lilla molekylen ubiquitin. I ett första, ett team från tekniska universitetet i München (TUM) har lyckats markera proteiner med ubiquitin på ett målinriktat sätt i provrör såväl som i levande celler. Förfarandet öppnar dörren för att utforska det inre arbetet i detta viktiga regleringssystem.

Växter, svampar, djur och människor uttrycker proteinet ubiquitin. Den består av en sekvens av 76 aminosyror, vilket gör den till en relativt liten biomolekyl. Men dess inflytande är långtgående:typen, position och antal ubiquitinmolekyler bundna till proteiner bestämmer deras stabilitet, fungera, och plats i cellen.

"Nästan varje process i cellen påverkas direkt eller indirekt av ubiquitin. Det är därför som fel på denna märkningsmekanism är associerade med utveckling och progression av cancer och många andra allvarliga sjukdomar, "förklarar Kathrin Lang, Professor i syntetisk biokemi vid Münchens tekniska universitet.

Upptäckten av den viktiga roll som detta cellulära regleringssystem spelar för kontrollerad nedbrytning av proteiner erkändes med Nobelpriset i kemi 2004. Men, i många fall är detaljerna om hur modifieringar av ubiquitin påverkar cellernas funktion fortfarande oklara. Kathrin Langs team har nu utvecklat en metod för att fästa ubiquitin -etiketter på riktade proteiner - en nyckel för att utforska systemet.

Ett bakteriellt enzym skapar nya föreningar

Langs team använder två knep för att kringgå det komplicerade naturliga systemet:De innehåller en ny modifierad aminosyra, vid vilket det bakteriehärledda enzymsortaset kan fästa ubiquitin eller en ubiquitinliknande molekyl.

"Den största utmaningen var att anpassa de olika stegen - införlivandet av den onaturliga aminosyran i ett målprotein och överföringen av ubiquitin med enzymet sortas - på ett sådant sätt att de fungerar inte bara i provröret utan också i levande celler, "påminner Maximilian Fottner, huvudförfattaren till studien.

Sålänge, forskarna vid tekniska universitetet i München har optimerat och patenterat sin nya metod för många olika cellulära proteiner. "Vi har redan ingått samarbeten med läkare och cellbiologer som nu vill arbeta med oss ​​för att studera effekterna av ubiquitinmarkörer på utvecklingen av cancer och neurodegenerativa sjukdomar som Parkinsons på molekylär nivå, "säger professor Lang.