Größtes Protein geschmiedet

News: Größtes Protein geschmiedet

Für Zellen ist das, was die Wissenschaftsgemeinde derzeit feiert, ein Kinderspiel. Die winzigen biochemischen Fabriken in unseren Körpern produzieren Proteine, die aus Hunderten von Aminosäuren bestehen - mit Leichtigkeit. Der menschliche Rekord steht nun bei 73. Die Schwierigkeit der Nachahmer im Labor liegt hauptsächlich darin, die für die Funktion der Eiweiße nötige Faltung zu kopieren. Die Form des "Rekord"-Proteins ist jedoch stabil und vorherbestimmt.

Proteine sind für zahlreiche Reaktionen in biologischen Zellen absolut lebensnotwendig. Die Riesenmoleküle bestehen aus Aminosäuren, von denen nur knapp über zwanzig verschiedene in natürlichen Molekülen vorkommen. Dieses endliche Alphabet läßt eine unbegrenzte Zahl von Proteinen zu, für deren Funktion wesentlich ihre räumliche Struktur entscheidend ist. Aufgrund intramolekularer Kräfte faltet sich das Eiweiß zu einer ganz bestimmten Form, die für das Verhalten gegenüber anderen Molekülen maßgeblich ist. Wissenschaftlern fällt es leicht, Aminosäuren zu synthetisieren. Schwieriger war es jedoch, die Proteine in jene Formen zu pressen, die für ihre Funktion so wichtig sind. So bestanden die bisher künstlich hergestellten Moleküle aus nur 25 bis 30 Bausteine.

Forschern der University of Pennsylvania gelang es nun, diese Zahl beinahe zu verdreifachen. Im Gegensatz zu bisherigen Bemühungen versuchten sie nicht, eine natürlich vorkommende dreidimensionale Proteinstruktur zu kopieren. Dabei läßt man normalerweise ein komplexes Computerprogramm die betreffenden Aminosäuresequenzen berechnen. Vielmehr stellten sich die Wissenschafter die Frage: "Können wir eine Protein erzeugen, das zwar eine natürliche Vorlage besitzt, aber dieser nicht vollkommen gleichkommt?" Sie konnten, und als Muster diente ein Eiweißmolekül, das im Bakterium Staphyloccus aureus vorkommt. Seine Form besteht aus drei sich gegen den Uhrzeigersinn windenden Spiralen (Helices). Das Ergebnis der Studie heißt nun Alpha-3-D, ist vollkommen künstlich und besteht aus 73 Aminosäuren (Proceedings of the National Academy of Science, 11. Mai 1999, Abstract).

"Das bringt uns aus der Phase, in der wir nur mit existierenden Proteinen herumbasteln konnten. Wir sind nun in der Lage, vollkommen neue Proteine und Polymere zu erzeugen", sagt William F. DeGrado. "Wir haben gezeigt, daß es möglich ist, Proteine mit einer vorgegebenen dreidimensionalen Struktur zu erzeugen."

Siehe auch

Spektrum Ticker vom 22.2.1999
"Fast wie Origami"
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