Am Beispiel der Eiweißverbindung Myoglobin konnten Wissenschaftler vom Oxford University’s Centre for Molecular Sciences erstmals nachweisen, dass ein normalerweise lösliches körpereigenes Protein unter veränderten Bedingungen eine andere räumliche Molekülstruktur annehmen kann. Dadurch entstehen fädige, unlösliche Ablagerungen (Plaques), wie sie auch für die Alzheimer- und Creutzfeldt-Jakob-Krankheit typisch sind. Die in der Zeitschrift Nature veröffentlichten Ergebnisse könnten dazu beitragen, die Entstehung dieser Erkrankungen besser zu verstehen.
Normalerweise wird durch die Reihenfolge der Aminosäuren eines Proteins dessen Faltung und räumliche Struktur eindeutig festgelegt. Das heißt, eine bestimmte Aminosäurekette bildet immer nur die Molekülform aus, die für seine Funktion in der Zelle notwendig ist.
In Experimenten mit dem Muskeleiweiß Myoglobin konnten britische Forscher jetzt zeigen, dass bei 65 Grad Celsius und in alkalischem Milieu (pH 8) statt der löslichen, kompakten Form eine unlösliche, fädige Molekülstruktur ausgebildet wird. In dieser liegen mehrere Abschnitte der Aminosäurekette in der sogenannten beta-Faltblattstruktur vor, während normalerweise die alpha-Helixstrukturen überwiegen. Ein ähnlicher Übergang von alpha-Helix- in beta-Faltblattstruktur ist auch für das Prionprotein nachgewiesen worden, das bei der Creutzfeldt-Jakob-Krankheit Ablagerungen im Gehirn bildet.
Ändert sich das Milieu im Innern einer Zelle ? zum Beispiel durch Alterungsvorgänge, Auswirkungen von Mutationen oder Eindringen toxischer Substanzen ? könnte das zur Folge haben, dass Proteine eine alternative Molekülform annehmen. Durch diesen Mechanismus wäre erklärbar, wie es zu Ablagerungen kommt, die bei der Alzheimer-Krankheit als Amyloidplaques und bei der Creutzfeldt-Jakob-Krankheit als Prionaggregate bezeichnet werden.
“Unsere Entdeckung weist neue Wege für die Suche nach Heilmethoden”, sagt Teamleiter Christopher Dobson. “Möglicherweise gibt es Verbindungen, die die natürlichen Proteinformen stabilisieren und verhindern, dass sie die ‘falsche’ Form annehmen.” Das Myoglobin-Modell versetzt die Forscher in die Lage, nach solchen Wirkstoffen zu suchen.
Joachim Czichos
