Chaperone, Faltungsfabriken und ihre Bedeutung für die Zellgesundheit

Die Proteinfaltung ist ein zentraler Prozess in biologischen Systemen und entscheidend für die Funktionalität von Proteinen. Proteine müssen ihre dreidimensionale Struktur richtig ausbilden, um ihre Aufgaben im Körper zu erfüllen. Chaperone sind spezialisierte Proteine, die diesen Faltungsprozess unterstützen. Eine hohe Dichte dieser Helfer-Proteine findet sich im endoplasmatischen Retikulum (ER), einer Untereinheit der Zelle, die als Produktions- und Faltungsstätte für Proteine dient.

Forschende der Universität Basel haben bei der Untersuchung der Proteinfaltung eine neue Struktur entdeckt: die Kondensate. Diese tröpfchenartigen Strukturen bestehen aus Chaperonen wie dem Protein PDIA6 und bilden sich spontan im ER. Sie dienen als "Faltungsfabriken", in denen Faltungsprozesse effizient und koordiniert ablaufen. In diesen Kondensaten sind die Chaperone so organisiert, dass sie eine deutliche Effizienzsteigerung bei der Faltung ermöglichen.

Die Bedeutung dieser Entdeckung zeigt sich insbesondere bei Mutationen im PDIA6-Gen. Solche genetischen Veränderungen können die Bildung der Kondensate verhindern, was die Proteinfaltung beeinträchtigt und zu einer Akkumulation von ungefalteten oder falsch gefalteten Proteinen führt. Diese Fehlfaltungen stehen im Zusammenhang mit verschiedenen Krankheiten, darunter Diabetes, neurodegenerative Erkrankungen und Leberfibrose. Das Hormon Insulin beispielsweise, das für die Regulation des Blutzuckerspiegels verantwortlich ist, wird insbesondere innerhalb dieser Kondensate korrekt gefaltet.

Das Fehlen funktionierender Faltungsfabriken oder eine gestörte Chaperon-Funktion führt zu einer Abnahme der zellulären Proteinhomöostase. Der daraus resultierende zelluläre Stress fördert die Bildung von schädlichen Aggregate und beeinträchtigt die normale Zellfunktion. Die Wissenschaftler vermuten, dass Kondensate als essentielle organisatorische Einheiten im ER betrachtet werden müssen. Ihre korrekte Funktion ist entscheidend für die Gesundheit der Zellen und des gesamten Organismus.

Zukünftige Forschungen sollen Aufschluss über die genauen Mechanismen der Kondensat-Bildung und deren Rolle bei verschiedenen Erkrankungen geben. Solche Einblicke könnten neue therapeutische Ansätze zur Behandlung von Krankheiten ermöglichen, die mit Proteinfehlfaltungen in Zusammenhang stehen.