01.09.2010 (fjh)
Einen neuen Mechanismus haben Wissenschaftler der Philipps-Universität aufgeklärt. Er versetzt Zellen höherer Lebewesen in die Lage, Enzyme mit Eisen-Schwefel-Zentren herzustellen. Über ihre Ergebnisse berichten die Forscher um Prof. Dr. Roland Lill und Privatdozent Dr. Antonio Pierik in der aktuellen Online-Ausgabe der Fachzeitschrift "Nature Chemical Biology".
"Enzyme mit Eisen-Schwefel-Clustern sind unersetzlich für zahlreiche essenzielle Lebensprozesse“, erläuterte Lill. Beispiele dafür sind insbesondere die Energiegewinnung in den Mitochondrien, die Protein-Herstellung an Ribosomen, die Vervielfältigung der Erbsubstanz DNA sowie deren Reparatur nach Schädigungen.
"Eisen-Schwefel-haltige Proteine finden sich daher sowohl bei Bakterien als auch in den Zellen von höheren Lebewesen mit echtem Zellkern“, ergänzte Pierik. Anzutreffen seien sie also auch bei Pflanzen und Tieren.
Lill, Pierik und Kollegen identifizierten einen neuen, wesentlichen Bestandteil der zellulären Maschinerie, die in kernhaltigen Organismen die Biosynthese von Eisen-Schwefel-haltigen Proteinen bewerkstelligt. Die Wissenschaftler nahmen sich das Protein "Tah18" vor, das sie zellbiologisch, biochemisch und spektroskopisch untersuchten.
Dabei fanden sie heraus, dass "Tah18" mit einer weiteren Komponente der Maschinerie zusammenwirkt. Diese Substanz "Dre2" ihrerseits ist ein Eisen-Schwefel-Protein.
Zusammen mit Dre2 bildet Tah18 eine Elektronen-Transportkette, die für die stabile Integration von Eisen-Schwefel-Clustern in Zielproteine essentiell ist. Die anorganischen Kofaktoren werden zunächst an Gerüst-Proteinen zusammengesetzt und anschließend über mehrere Zwischenschritte an die Zielproteine weitergereicht.
Wie die Erstautorin Dr. Daili Netz weiter zeigen konnte, ist der neu entdeckte Mechanismus auch für den Menschen von Bedeutung. Schaltet man in Hefezellen Tah18 oder Dre2 aus, so können menschliche Proteine deren Funktion ersetzen. Sie hat sich also während der gesamten Evolution erhalten, die von Einzellern zu hoch entwickelten Tieren geführt hat.
Die Arbeitsgruppe von Lill ist Teil des Sonderforschungsbereichs 593 der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) sowie des Forschungsschwerpunkts "Molekulare und systemische Biowissenschaften" an der Philipps-Universität. Dem jüngsten Ranking der Zeitschrift "Laborjournal" zufolge gehört Lill zu den 30 meistzitierten deutschen Zellbiologen.
Schon im Jahr 2003 hatte er den Leibniz-Preis erhalten. Das ist der am höchsten dotierte deutsche Wissenschaftspreis.
pm: Philipps-Universität Marburg
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