Biochemiker untersuchen den Transport großer Proteine ​​durch bakterielle Zellmembranen

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Anonim

Jede Zelle ist von einer Membran umgeben, die das innere biochemische Milieu sicherstellt und den Stoffaustausch mit der Umgebung regelt. In jeder Zellmembran gibt es eine große Anzahl von Transportern, die nur eine Art von Molekülen passieren lassen. Bei sehr kleinen Molekülen wie Wasser bilden die verantwortlichen Transporter winzige Poren in der Membran, die unmittelbar nach dem Prozess verschwinden. Aber wie werden Proteine, die tausende Male größer sind, durch Membranen transportiert, ohne dass ein großes Leck entsteht?

In einer aktuellen Studie wurde ein Team um Prof. Dr. Matthias Müller am Institut für Biochemie und Molekularbiologie und das Sonderforschungsgebiet 746 zusammen mit Prof. Dr. Bettina Warscheid am Institut für Biologie II und dem Exzellenzcluster BIOSS Center vorgestellt for Biological Signaling Studien an der Universität Freiburg fanden Details über die Struktur eines solchen Transporters für Proteinmoleküle. Ihre Ergebnisse wurden im Journal of Biological Chemistry veröffentlicht.

Die Forscher untersuchten den sogenannten Tat-Transporter, der in der Zellmembran von Bakterien existiert und bestimmte Proteine, die Tat-Substrate, aus ihnen exportiert. Der Transporter besteht aus drei Komponenten namens TatA, TatB und TatC. Sie sind im Ruhezustand über die Membran verteilt und bilden nur dann einen aktiven Transporter, wenn ein Tat-Substrat an TatC bindet. Bisher ist wenig darüber bekannt, wie die drei Komponenten ineinander übergehen.

In einer früheren Studie hatten die Forscher herausgefunden, dass das chemische Dicyclohexylcarbodiimid (DCCD) den Tat-Transport blockiert. Die Wissenschaftler haben jetzt eine spezifische Position auf TatC identifiziert, die durch DCCD chemisch verändert werden kann, was wiederum den Kontakt mit dem Tat-Substrat verhindert. Die Position befindet sich nicht auf der TatC-Oberfläche, sondern in einem Teil, der tief in der Membran verborgen ist. Somit hemmt DCCD nicht das primäre Andocken des Tat-Substrats, sondern sein tiefes Eindringen in die Membran entlang des TatC-Moleküls. Somit konnten die Teams demonstrieren, dass der Zusammenbau mehrerer TatC- und TatB-Komponenten einen Hohlraum schafft, in den das Tat-Substrat von einer Seite der Membran eindringt. Erst im nächsten Schritt, der noch erklärt werden muss, öffnet sich dieser Hohlraum nach außen, wofür dann TatA notwendig ist.

Der Tat-Transporter könnte künftig zur Entwicklung neuer Antibiotika-Typen dienen: Einige für den Menschen schädliche Bakterien nutzen den Tat-Transport, um Proteinmoleküle zu exportieren, mit deren Hilfe sie Kontakt zu menschlichen Wirtszellen herstellen. Idealerweise sollte ein Antibiotikum den Stoffwechsel von Bakterien und nicht den von Patienten hemmen. Da der Tat-Transporter nicht in menschlichen Zellen vorkommt, wäre er somit ein geeignetes Antibiotikum-Target.

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