Veröffentlichung der Forschungsergebnisse im Journal of Biological Chemistry
24.09.2013
Um in Zellen ein- oder auszutreten, benötigen die für den Menschen lebensnotwendigen Aminosäuren ein sog. Transportprotein. Eine Arbeitsgruppe um Prof. Dr. Ellen Closs und Doktorandin Sarah Beyer vom Institut für Pharmakologie der Universitätsmedizin Mainz hat jetzt ein Transportprotein erforscht, das u.a. die Aminosäure Arginin durch die Zellmembran schleust. Arginin hat vielfältige Funktionen in Zellen, so beeinflusst es beispielsweise deren Wachstum oder kann in den Botenstoff Stickstoffmonoxid umgewandelt werden, der den Blutdruck senkt und vor Arteriosklerose schützt. Da sich besagtes Transportprotein verändern lässt, besteht die Möglichkeit, auf diesem Weg die Verfügbarkeit von Arginin in Zellen zu beeinflussen.
Unter den insgesamt 657 Aminosäureresten des untersuchten Transportproteins konnten Prof. Dr. Ellen Closs und ihr Team zwei identifizieren, die für die Funktion und Regulation essenziell sind. Dabei handelt es sich um sog. Cysteinreste, deren Veränderung auch die Funktion des sie tragenden Transportproteins ändert. "Diese Erkenntnis eröffnet neue Möglichkeiten, den Transporter und damit die Verfügbarkeit von Arginin in Zellen zu beeinflussen", erklärt Closs. Die Ergebnisse ihrer Forschungsarbeit veröffentlichten die Mainzer Pharmakologen in der renommierten Fachzeitschrift Journal of Biological Chemistry.
Die Entdeckung der Mainzer Wissenschaftler ist deshalb wichtig, weil Aminosäuren als Bausteine von Proteinen lebensnotwendig sind. Darüber hinaus sind sie an vielen Stoffwechselwegen beteiligt. Außerdem können Aminosäuren entweder direkt oder nach entsprechender Umwandlung als Signalmoleküle fungieren. Signalmoleküle dienen dem Informationsaustausch zwischen Zellen und Geweben oder auch innerhalb einer Zelle. So kann z.B. das aus Arginin hergestellte Stickstoffmonoxid Blutgefäße relaxieren und damit den Blutdruck senken sowie auch vor Arteriosklerose schützen.
Das Gros an Aufgaben von Aminosäuren erklärt auch, warum es für jede Zelle unverzichtbar ist, in hinreichender Menge mit Aminosäuren versorgt zu werden. Als gut wasserlösliche Substanzen können Aminosäuren die dünne Lipidschicht, die jede Zelle als Membran umschließt, jedoch nicht passieren. Für die Passage werden deshalb spezialisierte Membranproteine benötigt, die Aminosäuren in und aus Zellen schleusen und damit eine wichtige regulatorische Funktion innehaben. "Die Entschlüsselung ihrer Funktionsweise und Regulation eröffnet daher neue Möglichkeiten, Zellfunktionen zu beeinflussen", so Closs.