Proteine sind für den Aufbau aller lebenden Dinge, Pflanzen, Tiere und Menschen, von entscheidender Bedeutung. Sie sind in unterschiedlichster Form in Zellen vorhanden und regulieren dort alle Prozesse des Lebens. Wie wir denken, handeln, fühlen, ob wir gesund oder krank sind: Es gibt praktisch nichts, wofür Proteine nicht verantwortlich sind.
Proteine arbeiten also wie gut geölte Maschinen, die in den Zellen die Motoren unseres Lebens darstellen. Doch manchmal wird ein Motor nicht mehr gebraucht oder muss ausgetauscht werden. Eine lange ungeklärte Frage war daher, wie die Zellen solche, nicht mehr benötigten Proteine identifizieren und anschließend abbauen.
Aaron Ciechanover (57 Jahre), Avram Hershko (67 Jahre), beide vom Technion – Israel Institute of Technology, Haifa, Israel and Irwin Rose (78 Jahre), University of California, Irvine, USA, befassten sich bereits Anfang der 80er Jahre mit dieser Fragestellung, die zum damaligen Zeitpunkt nur sehr wenig Beachtung fand. Sie entdeckten einen der wichtigsten Zyklus in Zellen, den des regulierten Proteinabbaus, wofür Sie nun mit dem Nobelpreis für Chemie ausgezeichnet wurden.
Alle drei Nobelpreisträger sind von ihrer Ausbildung her Mediziner, die sich aber ganz offensichtlich während ihres Studiums der Chemie und Biochemie nicht verschlossen haben.
Ciechanover, Hershko und Rose zeigten, dass Zellen mit hoch spezialisierten Kontrollstationen vergleichbar sind, die den Auf- und Abbau von Proteinen ständig durchführen. Die Zerstörung eines Proteins erfolgt dabei nicht wahllos, vielmehr werden nicht mehr benötigte Proteine über einen Erkennungsprozess ausgemustert und dann mit einem Label – einem Molekül, das als Ubiquitin bekannt ist – markiert. Ubiquitin ist selbst ein aus 76 Aminosäuren bestehendes Oligopeptid (quasi ein kleines Protein), das praktisch in jedem - ubiquitär, daher der Name - Zellgewebe gefunden wird. Die so mit dem Kuss des Todes markierten Proteine werden dann in die "Abfalleimer der Zelle", den so genannten Proteasomen befördert, wo sie dann in kleine Stücke – in einzelne Aminosäuren, die zum Aufbau von neuen Proteinen wieder verwendet werden können – zerlegt werden.
Dank der Arbeit der diesjährigen Nobelpreisträger ist es nun möglich, den Abbau von Proteinen in Zellen im Detail zu verstehen, was in einer Animation hier betrachtet werden kann (Flash Player 6 erforderlich). Durch den Ubiquitin-regulierten Proteinabbau werden so wichtige Prozesse wie Zellteilung, DNA-Reparatur oder Immunabwehr reguliert. Versagt dieser Prozess werden Krankheiten ausgelöst, Zystische Fibrose oder Gebährmutterhalskrebs sind nur zwei Beispiele.
Durch Kenntnis der Vorgänge, die für den Abbau der nicht mehr benötigten Proteine verantwortlich sind, können in Zukunft gezielt neue Medikamente entwickelt werden.
Bildnachweis:
Aaron Ciechanover and Avram Hershko: Technion (Haifa)
Eingangsbild: © The Nobel Foundation
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