Einschneidendes Protein-Tuning

Donnerstag, 25. September 2008, 15:13 • Rubrik Chemie, Genetik.

Nicht nur Autos und Computer, auch Eiweiße können durch einige Extras einen völlig neuen Charakter erhalten. Amerikanischen Chemikern ist es gelungen, ein Protein, das sich normalerweise nur an die DNA anlagert, in eine Erbgutschere zu verwandeln. Dazu mussten sie lediglich eine einzige Aminosäure gegen ein “unnatürliches” Pendant austauschen.

Grafik: National Human Genome Research Institute

Diese neue Aminosäure trägt eine Art Greifer für reaktionsfreudige Metallatome. Wenn sich das veränderte Protein an die DNA anlagert, bringt es seine brisante Fracht daher in direkten Kontakt mit dem Rückgrat des Erbgutstrangs, erläutern Hyun Soo Lee und Peter Schultz vom Scripps Research Institute im “Journal of the American Chemical Society”.

Dieser Kniff berge großes Potenzial für die Erforschung der Genregulation, sind die beiden Forscher überzeugt. “Theoretisch könnte mit dieser Methode jedes beliebige DNA-bindende Protein in ein DNA-schneidendes verwandelt werden.”

Lee und Schultz nutzten für ihre Versuche eine ausgeklügelte Technik zur Erweiterung des genetischen Codes. Dabei wird jene Maschinerie, die anhand der Blaupause eines Gens ein neues Protein aufbaut, so manipuliert, dass sie ein bestimmtes Codewort anders als üblich interpretiert. Statt die Proteinsynthese zu beenden, baut sie eine Aminosäure in das Protein ein, die im regulären genetischen Code nicht vorgesehen ist. In diesem Fall handelte es sich um das Bipyridinyl-Alanin – ein Molekül mit zwei aromatischen Ringen, zwischen die sich ein Eisen- oder Kupferion schmiegen kann.

Die Forscher brachten Kolibakterien dazu, die künstliche Aminosäure in ihr Catabolite Activator Protein (CAP) einzubauen. Dieses Protein lagert sich an bestimmte Erkennungssequenzen in der DNA an und steuert so die Aktivität mehrerer Gene. Auch das veränderte Protein erkannte seine Erkennungssequenz. Enthielt das Kulturmedium allerdings reichlich Eisen oder Kupfer, zerschnitt es die DNA just an den Rändern der Erkennungssequenz.

Forschung: Hyun Soo Lee und Peter G. Schultz, Department of Chemistry und Skaggs Institute for Chemical Biology, Scripps Research Institute, La Jolla, Kalifornien

Veröffentlichung Journal of the American Chemical Society, DOI 10.1021/ja804653f

WWW:
Schultz Lab, Scripps Research Institute
Aufbau und Struktur der Erbsubstanz
Stop Codon
E. coli Catabolite Activator Protein

Lesen Sie dazu im Scienceticker:
Miniatur-Nähzeug bändigt DNA
Was die DNA zusammenhält
Protein 2.0

Möchten Sie den Beitrag bewerten?