Molekulare Chaperone: zelluläre Maschinen für die Proteinfaltung

Proteine sind lineare Polymere, die von den Ribosomen aus aktivierten Aminosäuren synthetisiert werden. Das Produkt dieses Biosyntheseprozesses ist eine Polypeptidkette, die anschließend in ihre individuelle dreidimensionale Struktur falten muss, die sie zur Ausübung ihrer zellulären Funktion befähigt. Christian Anfinsen konnte zeigen, dass dieser Faltungsprozess keine zusätzlichen Faktoren und keine Energiezufuhr benötigt und somit autonom ist. Im Jahre 1972 wurde ihm für diese Leistung der Nobelpreis für Chemie zuerkannt. Ausgehend von In‐vitro‐Experimenten mit gereinigten Proteinen glaubte man lange, dass sich auch in der lebenden Zelle die richtige Raumstruktur spontan bildet, sobald die neu synthetisierte Proteinkette das Ribosom verlässt. Darüber hinaus dachte man, dass Proteine ihre gefaltete (native) Konformation beibehalten, bis sie schließlich von speziellen Enzymen abgebaut werden. In den letzten zehn Jahren hat sich diese Sichtweise der zellulären Proteinfaltung stark geändert. Heute weiß man, dass eine Zelle über komplexe und hoch entwickelte Proteinmaschinen verfügt, die die Proteinfaltung unterstützen und die strukturelle Integrität von Proteinen unter Bedingungen aufrechterhalten, unter denen diese zu entfalten und zu aggregieren drohen. Diese Proteinmaschinen bezeichnet man als molekulare Chaperone, da sie, wie ihre menschlichen Pendants, unerwünschte Kontakte zwischen ihren „Schützlingen“ verhindern. In diesem Aufsatz sollen die wichtigsten Eigenschaften dieser Klasse von Proteinen vorgestellt und an ausgewählten Beispielen die Struktur‐Funktions‐Beziehungen sowie die zugrunde liegenden molekularen Mechanismen erläutert werden.