Gefährliche Eiweiße im Fokus

Wie verhalten sich schädliche Eiweiße im menschlichen Körper? Was hält sie auf? Wissenschaftler aus Jülich und Düsseldorf suchen seit mehreren Jahren erfolgreich zusammen nach Antworten auf diese Fragen aus der Strukturbiologie.

Ihre Schwerpunkte: Virusproteine – Eiweiße, die etwa die Vermehrung von Viren steuern, sowie Alzheimer-Amyloid – toxische Aggregate aus Eiweißen, die im Verdacht stehen, typische Alzheimer-Symptome zu verursachen. Mit einem neuen 900-MHz-NMR-Spektrometer können die Wissenschaftler das Aussehen der Eiweiße Atom für Atom und ihre Wirkweisen im Körper jetzt noch genauer analysieren.

Eiweiße oder Proteine sind die Grundbausteine aller Zellen – und damit lebensnotwendig. Es gibt sie aber auch in lebensbedrohlicher Form: In Viren beispielsweise können Proteine die Ausbreitung der Krankheitserreger oder die Heftigkeit einer Infektion steuern. Bei der Alzheimerschen Demenz entstehen aus körpereigenen Eiweißen toxische Aggregate, die die Nervenzellen im Gehirn schädigen und dadurch vermutlich zu den typischen Symptomen von Alzheimer führen.

Im „Biomolekularen NMR-Zentrum“ entschlüsseln Wissenschaftler der Heinrich-Heine-Universität Düsseldorf und des Forschungszentrums Jülich, einem Mitglied der Helmholtz-Gemeinschaft, seit 2005 Aussehen und Wirkweise komplexer Proteine, die an verschiedenen Infektionen und neurodegenerativen Krankheiten beteiligt sind. Des Weiteren beschreiten die Forscher neue Wege in der Grundlagenforschung, um neuartige Therapiestrategien gegen die HIV-Infektion und Alzheimer zu entwickeln. Die Forscher identifizierten bereits eine Substanz, die sehr interessante Eigenschaften für eine Therapie von Alzheimer aufweist. Untersuchungen zur Wirkweise dieser vielversprechenden Substanz laufen derzeit. Für Viren mit hoher Mutationsrate, wie zum Beispiel das AIDS-Virus, arbeiten sie an einem neuen therapeutischen Ansatz, dem „Molecular Shielding“, der die üblicherweise auftretende schnelle Resistenzentwicklung solcher Viren umgeht.

Dabei hilft den Wissenschaftlern ein neues Großgerät, das den Blick auf die Proteine weiter schärft. Seit kurzem nutzen sie auf dem Jülicher Campus ein 900-MHz-NMR-Spektrometer der Universität Düsseldorf. Das Messgerät beeindruckt bereits durch seine imposante Erscheinung. Viel mehr noch aber überzeugt es durch sein Herzstück: einen supraleitenden Elektromagneten mit der gigantischen Magnetfeldstärke von 21,1 Tesla, das entspricht mehr als dem 400.000-Fachen des Erdmagnetfelds. Das Messgerät gehört damit zu den stärksten und empfindlichsten seiner Art weltweit und liefert noch genauere Informationen über das Erscheinungsbild der Eiweiße und ihre Funktion im menschlichen Körper.

Die Finanzierung des 900-MHz-NMR-Geräts erfolgte durch die Deutsche Forschungsgemeinschaft, das Land Nordrhein-Westfalen und die Heinrich-Heine-Universität Düsseldorf. Das Forschungszentrum Jülich stellt den erforderlichen Neubau für das Gerät und kommt für die Betriebskosten auf.

„Kooperation ist ein Schlüsselbegriff für künftige Strukturen wissenschaftlichen Arbeitens: Die Zukunft liegt im vernetzten Forschen“, sagt Prof. Achim Bachem, Vorstandsvorsitzender des Forschungszentrums Jülich. „Die enge Zusammenarbeit im Biomolekularen NMR-Zentrum und das neue Düsseldorfer NMR-Gerät auf dem Jülicher Campus zeigen beispielhaft, wie zielstrebig wir diesen Weg bereits verfolgen.“ Prof. Lutz Schmitt, Prorektor der Universität Düsseldorf, ergänzt: „Im Biomolekularen NMR-Zentrum können wir unseren Wissenschaftlern eine einmalige Infrastruktur bieten und verbinden unsere Kompetenzen für eine hochqualifizierte, interdisziplinäre Ausbildung, zum Beispiel in der International Helmholtz Research School BioSoft und der NRW-Forschungsschule BioStruct.“

Der Leiter des Biomolekularen NMR-Zentrums, Prof. Dieter Willbold, der sowohl in Düsseldorf als auch in Jülich jeweils ein Institut leitet, freut sich auf die Forschung mit dem Gerät: „Wir möchten unter anderem neue antivirale Strategien wie das „Molecular Shielding“ weiter entwickeln, das zum Beispiel für die Therapie von AIDS in Frage käme.“ Bei diesem Ansatz bekämpfen die Forscher das Virus nicht direkt. Stattdessen schützen sie menschliche Proteine, die durch Virusproteine angegriffen werden, mit einem maßgeschneiderten Molekül. „Das AIDS-Virus kann sich sehr schnell verändern und wird so resistent gegen Medikamente, die das Virusprotein selbst bekämpfen. Dieses Problem umgehen wir mit der neuen Strategie, denn sie richtet sich nicht direkt gegen Virusproteine, sondern schirmt deren Angriffsfläche auf dem menschlichen Protein ab.“ Auch bei dem Verständnis der Wirkweise und der Weiterentwicklung einer therapeutisch aktiven Substanz gegen Alzheimer soll das neue Gerät helfen.

Weitere Informationen:

Internetseite zum 21-T-NMR und dem Biomolekularen NMR-Zentrum http://www.fz-juelich.de/portal/forschung/gesundheit/nmr

Institut für Strukturbiologie und Biophysik (ISB), Bereich Structural Biochemistry (ISB-3):

http://www.fz-juelich.de/isb/isb-3/

Institut für Physikalische Biologie, Heinrich-Heine-Universität Düsseldorf http://www.biologie.uniduesseldorf.de/home/Fakultaeten/math_nat/WE/Biologie/Institute/Physikalische_Biologie/

NRW-Forschungsschule BioStruct:
http://biostruct.de/
International Helmholtz Research School BioSoft:
http://www.ihrs-biosoft.de/start/
Fotos zum download unter
http://www.fz-juelich.de/portal/
Ansprechpartner:
Prof. Dr. Dieter Willbold, Tel. 02461 61-2100, E-Mail: dieter.willbold@uni-duesseldorf.de
Pressekontakt:
Dr. Barbara Schunk, Tel. 02461 61-8031, E-Mail: b.schunk@fz-juelich.de Annette Stettien, Tel. 02461 61-2388, E-Mail: a.stettien@fz-juelich.de
Das Forschungszentrum Jülich…
… betreibt interdisziplinäre Spitzenforschung zur Lösung großer gesellschaftlicher Herausforderungen in den Bereichen Gesundheit, Energie und Umwelt sowie Informationstechnologie. Kombiniert mit den beiden Schlüsselkompetenzen Physik und Supercomputing werden in Jülich sowohl langfristige, grundlagenorientierte und fächerübergreifende Beiträge zu Naturwissenschaften und Technik erarbeitet als auch konkrete technologische Anwendungen. Mit rund 4 400 Mitarbeiterinnen und Mitarbeitern gehört Jülich, Mitglied der Helmholtz-Gemeinschaft, zu den größten Forschungszentren Europas.