Halle. MLU. Vom Zellwachstum bis zum Stoffwechsel: Das Protein mTOR steuert viele wichtige Prozesse. Damit es seine Arbeit korrekt ausführen kann, ist es auf einen bestimmten Proteinkomplex (SEA) angewiesen. Dieser misst die Konzentration von Nährstoffen und Hormonen in der Zelle – und gibt mTOR daraufhin ein Start- oder Stoppsignal. Ist dieser Prozess gestört, kann das zu Krankheiten wie Krebs, Diabetes oder Epilepsie führen. Hochauflösende Einblicke in diesen komplexen Signalweg liefert ein Team der Universität Genf und der Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg (MLU) in “Nature”. Ihm gelang es, die Struktur des SEA-Komplexes mittels Kryo-Elektronenmikroskopie aufzuklären.
Signalgeber für Zellwachstum
Das mTOR-Protein ist die zentrale Schaltstelle des Zellwachstums und kommt in nahezu allen Organismen vor – von einfachen Hefezellen bis zum Menschen. Gesteuert wird seine Aktivität vom sogenannten SEA-Proteinkomplex. Dieser besteht aus acht Einzelproteinen und funktioniert gewissermaßen als Signalgeber: Standardmäßig gibt der Komplex ein Stopp-Zeichen für das Protein. Sind die richtigen Nährstoffe und Hormone in ausreichender Menge vorhanden, schaltet der Komplex auf grün, mTOR nimmt seine Arbeit auf und regt zum Beispiel die Produktion neuer Proteine und Fette in der Zelle an.
Komplexes Zusammenspiel erfordert Strukturaufklärung
Das Team aus der Schweiz und Deutschland untersuchte dieses komplexe Zusammenspiel mit Hilfe der Kryo-Elektronenmikroskopie. Dabei werden die Proben zunächst schockgefroren und anschließend mit Elektronen beschossen. Anhand des Phasenkontrastes der Elektronen lässt sich dann ein 3D-Modell der Probe erstellen. Die Arbeitsgruppe um Jun.-Prof. Dr. Panagiotis Kastritis (MLU) bearbeitete die Proteinproben aus der Schweiz und erstellte die ersten hochauflösenden Kryo-EM-Aufnahmen der Proteine, mit denen die Forschenden in Genf weiterarbeiten konnten.
Die Strukturaufklärung des SEA-Komplexes hat es dem Team zufolge ermöglicht, fehlende Verbindungen in der mTOR-Regulierung aufzuzeigen. “Natürlich müssen wir jetzt die noch unbekannten Partner identifizieren, die mit diesem Komplex assoziiert sind. Diese neuen Faktoren könnten sich als therapeutische Ziele für Tumoren erweisen, bei denen die mTOR-Aktivität verstärkt ist”, so Dr. Lucas Tafur von der Universität Genf abschließend.
