Proteine – die Handwerker unseres Körpers

Das Zerlegen von Proteinen

Könnten die Wissenschaftler Proteine zerlegen, würden sie in ihnen eine bestimmte Anzahl wohldefinierter, deutlich abgrenzbarer Domänen finden. Vergleichbar mit einem Werkzeugkasten, in dem man einen Hammer, eine Zange und einen Schraubenzieher findet, ist ein Protein eine Sammlung von Werkzeugen oder Modulen, mit deren Hilfe es an andere Proteine binden, DNA in Stücke schneiden oder Aminosäuren verbinden kann. Der jeweilige Satz an Modulen bestimmt somit die gesamte Funktion eines Proteins.

Der Werkzeugkasten eines Proteins

Zwei Werkzeugkästen sind selten genau gleich. Der eine enthält zwei Schraubenzieher, einen Hammer und drei Zangen, der andere drei Schraubenzieher, einen Hammer und eine Feile – abhängig vom Beruf des Handwerkers. Das Gleiche gilt auch für Proteine. Zwei Proteine mit unterschiedlichen Funktionen können durchaus einige Werkzeuge gemeinsam haben, sowie andere, die jeweils für die spezielle Aufgabe des Proteins zuständig sind.

Dieses Bild vergleicht die Module eines Proteins, das an der Blutgerinnung beteiligt ist, mit den Modulen eines Proteins, das bei der Erneuerung der Leberzellen eine Rolle spielt.

Beide Proteine haben sehr unterschiedliche Funktionen, aber sie besitzen beide die Module, die mit ● symbolisiert sind. Diese Module dienen dazu, die Aktivität eines anderen Proteins zu blockieren.

Das Modul ● ist auch in einem Protein zu finden, das bei der Alzheimer-Erkrankung eine Rolle spielt.

Vom Werkzeugkasten zum Handwerker

Der Inhalt eines Werkzeugkastens weist auf den Beruf des Handwerkers hin. Genauso deuten die verschiedenen Module eines Proteins auf seine Funktion hin. Diese Hinweise zu nutzen ist eine der Aufgaben der Bioinformatik. Die einzelnen Module sind in speziellen Datenbanken gespeichert. Bioinformatische Analysen helfen, die Module eines gegebenen Proteins zu identifizieren und seine mögliche Funktion vorherzusagen. Diese wird dann im Labor getestet.

DOWN-SYNDROM

Wir alle kennen das Down-Syndrom, auch ‚Trisomie 21‘ genannt.

Eines von 800 Neugeborenen kommt mit dem Down-Syndrom zu Welt.  Die Betroffenen besitzen in jeder Körperzelle drei anstelle der normalen zwei Kopien des Chromosoms 21. Dieser Fehler der Natur entsteht in einer sehr frühen Phase der Entwicklung des Lebens. Das zusätzliche Chromosom verursacht eine starke Überproduktion der Proteine, deren Gene auf dem Chromosom 21 liegen. Dies führt zu den bekannten Symptomen, wie geistige Zurückgebliebenheit, eine dickere Zunge und eine verminderte Körpergröße.