Ein äußerst wirksames Proteinpuzzle

News: Ein äußerst wirksames Proteinpuzzle

Wissenschaftler haben ein synthetisches Protein entwickelt, das sehr viel treffsicherer an seine Zielsequenz bindet als bisherige künstliche DNA-bindende Moleküle. Sie konstruierten das Protein nicht von Grund auf neu, sondern kombinierten verschiedene essentielle Abschnitte aus natürlichen Vorlagen. Wenn sich mit dieser Methode auch andere künstliche Proteine herstellen lassen, könnten daraus vielleicht neue Medikamente für die Behandlung von genetisch bedingten Krankheiten oder Virusinfektionen entwickelt werden.

Zellen regulieren ihre Gene über Proteine, die an bestimmte Abschnitte binden und damit die Übersetzung der genetischen Information in das entsprechende Protein entweder verringern oder ganz verhindern. Manche genetisch bedingte Krankheiten beruhen auf einem Fehler in der Aktivierung bestimmter Gensequenzen. Die Folgen sind zum Beispiel, daß eine Zelle ein Protein zur falschen Zeit oder in der falschen Menge herstellt. Eine gezielte künstliche Regulation von Genen könnte somit den Schlüssel gegen einige genetisch bedingte Krankheiten und Virusinfektionen liefern.

Zu diesem Zweck werden künstliche Moleküle entwickelt, die nur an bestimmte DNA-Sequenzen binden. Allerdings ist es für diese Moleküle schwierig, zwischen sehr ähnlichen DNA-Abschnitten zu unterscheiden. Wenn sie jedoch das falsche Gen inaktivieren, können die Folgen verheerend sein.

Neal Zondlo und Alanna Schepartz von der Yale University berichten im Journal of the American Chemical Society vom 28. Juli 1999 von einer neuen Methode, mit der sie künstliche DNA-bindende Moleküle hergestellt haben. Anstatt die synthetischen Proteine von Grund auf neu zusammenzusetzen, kombinierten sie die wirksamen Abschnitte von natürlichen DNA-bindenden Proteinen in einem zusammenhängenden Molekül.

Viele Proteine, die an DNA binden, erinnern in ihrer Form an Sprungfedern, weil ihre Aminosäureketten zu Helices aufgerollt sind. Als Kernstück ihrer künstlichen Moleküle wählten Zondlo und Schepartz daher eine einzelne kurze Windung eines Proteins, das in der Bauchspeicheldrüse von Vögeln vorkommt. An dieses Gerüst hängten die Wissenschaftler die Elemente an, mit denen eine bestimmte DNA-Sequenz erkannt wird. Diese schnitten sie von einem großen DNA-bindenden Protein ab.

Als Ergebnis erhielten sie eine einfach herzustellende künstliche Kombination aus zwei natürlichen proteinartigen Molekülen: eine auf das notwendigste abgespeckte Ausgabe eines DNA-bindenden Proteins. Dieses synthetische Molekül band sogar deutlich treffsicherer an die gewünschte Zielsequenz als das Ausgangsprotein – es konnte einen Fehler von nur zwei Basenpaaren im entsprechenden DNA-Abschnitt unterscheiden.

Weitere Versuche müssen nun zeigen, ob man mit dieser Methode auch andere synthetische Proteine herstellen kann, die spezifisch an beliebige DNA-Sequenzen binden. Damit könnten vielleicht Medikamente entwickelt werden, die in der Behandlung von genetisch bedingten Krankheiten oder gegen virale Infekte einsetzbar wären.

Siehe auch

Spektrum der Wissenschaft 6/96, Seite 110
"Design künstlicher Proteine mit neuen Eigenschaften"
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