Wechselwirkungen zwischen Signalkaskaden

Zelluläre Signalkaskaden kommunizieren und integrieren Signalimpulse aus der Umgebung durch zeitlich und örtlich kontrollierte Formierung von definierten Proteininteraktionen. Forschern vom Institut für Biochemie ist es gelungen, einen neuen Mechanismus zu identifizieren, der auf binären Proteininteraktionen basiert und Wechselwirkungen von kritisch regulierten Signalkaskaden erklärt.
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Bild: Schematische Darstellung interagierender Signalkaskaden: Kreise beschreiben Proteine von zwei Signalkaskaden/Signalnetzwerken. Eine neue physische Protein-Proteininteraktion wird mit den Köder:Beuteproteinen verdeutlicht (bait:prey).

Höhere eukaryotische Zellen haben ausgeklügelte Mechanismen entwickelt, um auf geänderte Umweltbedingungen zu reagieren. Extrazelluläre Reize (wie z.B. Licht oder Hormone) werden durch membranständige Rezeptoren erkannt und über Signalkaskaden in das Zellinnere weitergeleitet. Solche intrazelluläre Signalkaskaden basieren auf definierten Protein-Proteininteraktionen. Die beteiligten Proteine, wie z.B. Kinasen, GTPasen oder die Komponenten der Ubiquitinmaschinerie, sind von grundlegender Bedeutung für exakte zeitliche und räumliche Signalprozessierung innerhalb konvergierender Signalkaskaden. In diesem Kontext ist die Dysregulation von Enzymaktivitäten und interagierenden Proteinen ein wesentlicher Faktor für die Entstehung von Krankheiten – wie etwa von Krebs.

Dynamische Quervernetzungen

Verena Bachmann und Eduard Stefan, Forscher am Institut für Biochemie und dem Center for Molecular Biosciences Innsbruck (CMBI), ist es gelungen, einen zusätzlichen neuen Mechanismus zu identifizieren, wie das Signalmolekül cAMP (cyclisches Adenosinmonophosphat, Sekundärer Messenger) an der Aktivierung der Ras-Raf-Erk Kaskade mitbeteiligt ist. Die beiden Biochemiker konnten zeigen, dass die dynamische Interaktion der GTPase Rac mit zwei kritisch regulierten Kinasen mit-involviert ist an der Steigerung der Aktivitäten der diffizil regulierten Ras-Raf-Erk-Kaskade. Einige Komponenten dieser Signalkaskade tragen durch Mutationen zur Entstehung von Krebs bei. Daher suchen Wissenschaftler nach Möglichkeiten, Ras-Raf-Erk zielgerichtet modulieren zu können. Die Ergebnisse wurden in der Online-Ausgabe der angesehenen amerikanischen Fachzeitschrift Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS) veröffentlicht.

Zudem waren Verena Bachmann und Eduard Stefan an einer zweiten Studie beteiligt: Sie waren mitinvolviert an der Identifikation eines Proteinkomplexes, der für die Entstehung von primären Hirntumoren mitverantwortlich sein könnte (Glioblastom). Diese Arbeit wurde zeitgleich in Nature Communications publiziert.

Beide Arbeiten wurden vom FWF gefördert.

(red)