Bergische Universität Wuppertal
Prof. Dr. Jürgen Scherkenbeck
Bioorganische Chemie

Molekulare Erkennung

Katalyse, Regulation und Signaltransduktion stellen fundamentale biologische Prozesse dar. Die Präzision dieser grundlegenden Vorgänge ist in der Regel das Ergebnis zahlreicher nicht-kovalenter Wechselwirkungen zwischen zwei oder mehreren Molekülen. So beruht beispielsweise unser Immunsystem auf derartigen molekularen Erkennungsprozessen.

Das Studium dieser nicht-kovalenten Wechselwirkungen stellt eine der zentralen Herausforderungen der aktuellen bioorganischen Forschung dar. Im Zentrum des Interesses stehen hierbei insbesondere Wechselwirkungen von Proteinen mit Peptiden oder kleinen Molekülen, da ein fehlerhafter Erkennungsprozess in diesem Bereich eine häufige Ursache schwerer Krankheiten darstellt.

Als Target für unsere Arbeiten auf dem Gebiet der molekularen Erkennung haben wir die Ras-Proteine ausgewählt. Ras-Proteine stellen eine Superfamilie von 20-25 kDa großen Proteinen dar, die eine Vielzahl zellulärer Prozesse regeln, sowohl als Transportfaktoren wie auch als Signalproteine. Im letzteren Fall stellen die Ras-Proteine wichtige Schalter in der Zelldifferenzierung, im Zellcyclus und der Apoptose dar. Eine Fehlfunktion von Ras-Proteinen kann zu dramatischen Konsequenzen in der Zelle führen. So wird angenommen, dass ca. 70-80% aller Magen- und Darmtumore eine Ras-Fehlsteuerung aufweisen. Ras-Proteine stellen somit hochrelevante Targets für die Entwicklung neuer Krebsmedikamente dar.

Ras-Proteine werden als biologisch inaktive cytosolische Vorstufen synthetisiert. Erst nach Farnesylierung und Einbettung in die Plasmamembran werden die Proteine aktiviert. Die Farnesylierung erfolgt an einem Cystein der C-terminalen CaaX-Box (C = Cystein, a = aliphatische Aminosäure, X = Methionin, Serin). Die Farnesyltransferase erkennt das Ras-Protein an dieser Sequenz und führt die Farnesylierung entsprechend durch.

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