Molekulare Helfer lösen Proteinverklumpungen bei Parkinson auf

/picture alliance, Frank Gunn

Heidelberg – Bei vielen neurodegenerativen Erkrankungen wie Parkinson bilden sich im Gehirn Protein­verklumpungen, von denen man annimmt, dass sie zum Absterben von Nervenzellen beitragen. Molekulare Helfer der Proteinfaltung, sogenannte Chaperone, können diesen Verklumpungen entgegenwirken und bereits gebildete Fibrillen sogar auflösen.

Das berichten Wissenschaftler der Universität Heidelberg und des Deutschen Krebsforschungszentrums (DKFZ) um Bernd Bukau. Die Ergebnisse sind in zwei Artikeln in der Zeitschrift Nature erschienen (2020; DOI: 10.1038/s41586-020-2904-6 und DOI: 10.1038/s41586-020-2906-4).

Die Wissenschaftler konzentrierten sich bei ihrer Arbeit auf Chaperonen der Hsp70-Klasse. Hsp70-Chape­rone unterstützen andere Proteine bei der Faltung und können verklumpte Proteine herauslösen und zurückfalten. Die aktuellen Arbeiten zeigen, welche Auswirkungen sie auf die parkinsonspezifischen Amyloidfibrillen des sogenannten Alpha-Synuclein-Proteins haben.

Bei Alpha-Synuclein handelt es sich um ein kleines Protein, das in Gehirnzellen an der Ausschüttung von Botenstoffen mitwirkt, wobei seine genaue Funktion noch unklar ist. Bekannt wurde es dadurch, dass bei Parkinsonpatienten massive Ablagerungen dieses Proteins gefunden werden. Die Heidelberger Wissen­schaftler konnten jetzt mit biochemischen Experimenten zeigen, dass das menschliche Hsp70-Chaperon bei der Auflösung von Amyloid-Fibrillen des Alpha-Synuclein-Proteins auf die Unterstützung von zwei spezifischen Co-Chaperon-Partnern angewiesen ist, die die Bezeichnungen DNAJB1 und Hsp110 tragen.

Ein genau reguliertes Wechselspiel dieser Proteine miteinander führt zur Ausbildung von Chaperon­komplexen auf der Oberfläche der Fibrillen, die dann die Verklumpungen auflösen. „Es ist die schiere lokale Anhäufung der vielen Chaperonproteine auf der Oberfläche der Alpha-Synuclein-Fibrillen, die die Kraft zum Bruch der Fibrillen und Herauslösen von Alpha-Synuclein-Molekülen erzeugt“, erläutert Anne Wentink aus der Arbeitsgruppe.

Im Mittelpunkt der zweiten in Nature veröffentlichten Studie steht ein bislang unbekannter Regulations­mechanismus, eine Art molekularer Schalter, mit dem die gesamte Hsp70-Chaperon-Aktivität bei der Auflösung von Amyloid-Fibrillen in Gang gesetzt wird.

„Unsere aktuellen Forschungsergebnisse aus den beiden Studien liefern ein molekulares Verständnis davon, wie Amyloid-Fibrillen aufgelöst werden“, so Bukau. Dies könnte neue Wege für die Entwicklung von Wirkstoffen eröffnen, die auf den durch Chaperone bewirkten zellulären Abwehrmechanismus bei der Amyloid-Bildung abzielen, so der Wissenschaftler. © hil/aerzteblatt.de