Transportproteine spielen bei Krebs oder Stoffwechselkrankheiten eine Schlüsselrolle. Forscher haben nun die „Architektur“ eines medizinisch relevanten Transportproteins entschlüsselt. Die Erkenntnisse könnten dabei helfen, neue Wirkstoffe zu entwickeln.
Proteine funktionieren im menschlichen Körper wie Nanomaschinen – sie haben genau definierte Strukturen und arbeiten häufig mit anderen Proteinen zusammen. Eine sehr wichtige Klasse von Proteinen bilden die Transportproteine. Diese sitzen in der Zellmembran und sind für das Ein- und Ausschleusen von Substanzen zuständig, zum Beispiel Nährstoffe oder Abfallprodukte. Ohne „Transporter“ könnte eine Zelle keine Nahrungsmittel ins Zellinnere einschleusen und sich somit nicht ernähren und leben. Bestimmte Transporter nehmen zudem bei Krebs, verschiedenen Stoffwechselkrankheiten, Drogenabhängigkeit und viralen Infektionen eine Schlüsselrolle ein. Bisher war nur wenig über ihre Struktur bekannt.
Nun ist es einem internationalen Forscherteam unter der Leitung von Strukturbiologen vom Institut für Biochemie und Molekulare Medizin der Universität Bern und dem Nationalen Forschungsschwerpunkt „TransCure“ gelungen, den Aufbau eines wichtigen Transportproteins zu entschlüsseln. Sie konnten dessen „Architektur“ erstmals mittels aufwändiger bildgebender Verfahren und Computerberechnungen darstellen. Die Darstellung dieses Transporters bei einer hohen Auflösung kann für das Design von Wirkstoffen gegen Krebs verwendet werden.
Das untersuchte Transportprotein LAT2 arbeitet nicht alleine, sondern zusammen mit einem „Helferprotein“ – was bei Transportern sehr ungewöhnlich ist. Beide Proteine sind fest miteinander verbunden und transportieren bestimmte Aminosäuren über die Zellmembran. Die Aminosäuren dienen als Energiequelle und Bausteine für den Aufbau von anderen Proteinen. In bestimmten Krebszellen werden LAT-Proteine überproduziert. Eine Unterdrückung dieser Transporter kann zur Hemmung der Krebszellwucherung führen. „Zu verstehen, wie solche Transportproteine auf molekularer Ebene funktionieren, ist von hoher biologischer Relevanz“, sagt Dimitrios Fotiadis, Leiter der Studie. Daher untersuchten die Forscher die Struktur dieses Protein-Komplexes und stellten sie bildlich dar. Seitenansicht des menschlichen Transporter-Helferprotein-Komplexes. Das Helferprotein ist bunt dargestellt. © Dimitrios Fotiadis, NFS „TransCure“, Universität Bern
Für die Strukturbiologen ist die elektronenmikroskopische Abbildung von LAT2 erst der Anfang: So arbeiten sie intensiv daran, die Architektur dieser Transport-Nanomaschine noch detaillierter zu entschlüsseln – bis hin zur atomaren Ebene. Originalpublikation: Structural bases for the interaction and stabilization of the human amino acid transporter LAT2 with its ancillary protein 4F2hc Albert Rosell et al.; PNAS, doi: 10.1073/pnas.1323779111; 2014
