Forschende haben ein Protein identifiziert, das gleichzeitig mit Zellkompartimenten entstand, die für die Vermehrung des Toxoplasmose-Erregers entscheidend sind.

The waste system of living cells, the proteasome, not only shreds disused or damaged proteins. It also supports the immune system in recognizing virally infected or cancerous cells by producing protein fragments, so-called immunopeptides. In an international collaboration, researchers led by Juliane Liepe at the Max Planck Institute (MPI) for Multidisciplinary Sciences have now simulated protein degradation by the proteasome in the laboratory and identified and quantified the peptides thereby produced. In future, the resulting data set could help predict immunopeptides and develop new vaccines against infectious diseases or cancer.

Ubiquitin is a small protein with a big impact. From yeast fungi to humans, it serves as a molecular tag that regulates many cellular processes. Ubiquitin ligases are indispensable labeling machines in this tagging process: They attach ubiquitin to target proteins. If this tagging fails, processes in the cell can be pathologically altered. A team led by Sonja Lorenz at the Max Planck Institute (MPI) for Multidisciplinary Sciences has now visualized the ubiquitin ligase HACE1 bound to an important target protein in 3D. The researchers were thus able to elucidate how HACE1 recognizes proteins and how this process is regulated.

Ubiquitin ist ein kleines Protein mit großer Wirkung. Vom Hefepilz bis hin zum Menschen dient es als molekulares Etikett, das viele Prozesse der Zelle reguliert. Ubiquitin-Ligasen sind dabei als Etikettier-Maschinen unerlässlich: Sie heften Ubiquitin an die zu steuernden Proteine an. Ist dieser Etikettier-Vorgang gestört, können Prozesse in der Zelle krankhaft verändert sein. Ein Team um Sonja Lorenz am Max-Planck-Institut (MPI) für Multidisziplinäre Naturwissenschaften hat nun die Ubiquitin-Ligase HACE1 gebunden an ein wichtiges Zielprotein in 3D sichtbar gemacht. Die Forschenden konnten so Mechanismen aufdecken, wie HACE1 Proteine erkennt und wie dieser Vorgang reguliert wird.

A study at the CECAD Cluster of Excellence in Aging Research has identified a protein complex that is activated by defects in the spliceosome, the molecular scissors that process genetic information. Future research could lead to new therapeutic approaches to treat diseases caused by faulty splicing / publication ‘Nucleic Acid Research’

Ein ETH-​Forschungsteam visualisiert erstmals die Befruchtungsdynamik menschlicher Eizellen durch Simulationen auf Hochleistungsrechnern. Die Simulationen zeigen, wie sich ein Protein auf der Spermienoberfläche durch Freisetzung von Zink-​Ionen nach einer Befruchtung der Eizelle verändert. Dies verhindert, dass das verformte Protein an eine Andockstelle auf der Eizellen-​Oberfläche binden kann. Die entschlüsselten Mechanismen könnten neue Wege aufzeigen, um Unfruchtbarkeit zu behandeln oder medikamentöse Verhütungsmethoden zu entwickeln.

Forschungsteam identifiziert „Schutzschalter“ in Protein des Virus SARS-CoV-2

Mit über 700 Millionen Erkrankten und fast sieben Millionen Toten war die weltweite Ausbreitung von Covid-19 die bislang verheerendste Pandemie des 21. Jahrhunderts. Impfstoffe und Medikamente gegen das Coronavirus SARS-CoV-2 konnten den Krankheitsverlauf bei vielen Menschen abschwächen und die Pandemie eindämmen. Die Gefahr weiterer Ausbrüche ist jedoch nicht gebannt: Das Virus verändert ständig seinen Bauplan. Dadurch kann es immer effektiver menschliche Zellen infizieren und sich vermehren.

Phosphor ist für das Wachstum und die Entwicklung von Pflanzen unerlässlich. In vielen Böden ist der wichtige Nährstoff jedoch nur schlecht verfügbar. Ein Mechanismus, den Pflanzen nutzen, um die Verfügbarkeit zu erhöhen, ist die Freisetzung von Malat, einer organischen Säure. Sie bildet mit Eisen oder Aluminium Komplexe und setzen damit Phosphat frei. Diese Reaktion kann aber auch zu einer erhöhten Eisenakkumulation führen, die das Wurzelwachstum hemmen kann. Ein Forscherteam unter der Leitung des IPK-Leibniz-Instituts fand heraus, dass das Protein HYP1 dazu beiträgt, die Wurzeln vor einer erhöhten Eisenreaktivität zu schützen, die als Reaktion auf Phosphormangel ausgelöst wird.

The virus has rediscovered an entry pathway into lung cells that has been used by earlier variants and that is important for the development of pneumonia

Das Virus hat einen Eintrittsweg in Lungenzellen wiederentdeckt, der von frühen SARS-CoV-2 Varianten genutzt wurde und zu einer Lungenentzündung führen kann

Some bacterial membrane transporters work almost like freight elevators to transport substances through the cell membrane into the interior of the cell. The transporter itself spans the bacterial membrane. Like a forklift, a soluble protein outside the bacterium transports the substance to the „elevator“ and unloads its cargo there. The freight elevator transports it to the inside of the cell, in other words to another floor. Researchers at the University Hospital Bonn (UKB) and the University of Bonn, in collaboration with a team from the University of York, have now studied the interaction between the transporter and its soluble substrate binding protein.

Manche bakteriellen Membrantransporter arbeiten fast wie Lastenaufzüge, um Substanzen durch die Zellmembran in das Innere der Zelle zu transportieren. Der Transporter selbst durchspannt dabei die Zellwand. Ein lösliches Protein außerhalb des Bakteriums bringt wie ein Gabelstapler die Substanz zum „Fahrstuhl“ und entlädt dort seine Ladung. Diese wird vom Lastenaufzug ins Innere der Zelle, also quasi in ein anderes Stockwerk gebracht. Forschende des Universitätsklinikums Bonn (UKB) und der Universität Bonn haben nun in Zusammenarbeit mit einem Team der Universität York das Zusammenspiel von Transporter und Zubringer aufgeklärt.

Bioinformatics: Publication in Cell Systems

Vaccine development aims at protecting as many people as possible from infections. Short protein fragments of pathogens, so-called epitopes, are seen as a promising new approach for vaccine development. In the scientific journal Cell Systems, bioinformaticians from Heinrich Heine University Düsseldorf (HHU) now present a method for identifying those epitopes that promise safe immunisation across the broadest possible population group. They have also computed vaccine candidates against the coronavirus SARS-CoV-2 using their HOGVAX tool.

Testpersonen, welche Videos von Menschen mit COVID-19-typischen Symptomen ansehen, produzieren mehr sekretorisches Immunglobulin A gegen das Spike-Protein des Coronavirus. Das ist das Ergebnis einer Studie von Forschenden des Fachbereichs Biologie der Universität Hamburg in Kooperation mit der Universität Tübingen mit 45 Testpersonen. Die Studie ist in der Fachzeitschrift „Scientific Reports“ erschienen.

NEMO, ein Protein, das vor allem für seine Rolle bei Signalprozessen im Immunsystem bekannt ist, verhindert die Ablagerung von Proteinaggregaten, wie sie bei der Parkinson-Erkrankung auftreten. Es dockt dafür an bestimmte Proteinketten an, die als Kennzeichnung für die zelluläre Müllabfuhr dienen, und fördert so den Abbau der schädlichen Aggregate. Ein Forschungsteam unter Federführung von Prof. Dr. Konstanze Winklhofer von der Ruhr-Universität Bochum hat diesen Mechanismus aufgeklärt und berichtet in der Zeitschrift Nature Communications vom 19. Dezember 2023. In weiterführenden Studien untersucht das Team, wie die Erkenntnisse für therapeutische Strategien genutzt werden können.

Protein-spaltende Enzyme spielen eine wichtige Rolle bei vielen physiologischen Vorgängen. Meist liegen solche Proteasen in einem inaktiven Zustand vor und werden erst unter bestimmten Bedingungen aktiviert. Einige stehen in Verbindung mit Krankheiten, wie Infektionen oder Krebs, entsprechend wichtig sind Methoden, die aktive Proteasen selektiv detektieren. In der Zeitschrift Angewandte Chemie stellt ein Forschungsteam eine neue Klasse von Protease-Aktivitäts-Sensoren vor: mit Peptid-DNA-Konjugaten bestückte Gold-Nanopartikel.

Researchers develop novel cancer protein killer and discover a new ligase for PROTACs

Forschende von Helmholtz Munich und der LMU haben herausgefunden, dass bei Hirnverletzungen bestimmte Zellen im Gehirn aktiv werden und Eigenschaften von neuronalen Stammzellen aufweisen. Regulator dieser Stammzelleigenschaften ist ein bestimmtes Protein, welches für neue therapeutische Ansätzen genutzt werden könnte. Diese Erkenntnisse könnten in Zukunft zu einer besseren Behandlung von Hirnverletzungen beitragen. Die Ergebnisse wurden in der Fachzeitschrift Nature Medicine veröffentlicht.

Researchers from Helmholtz Munich and the LMU have discovered that, in the case of brain injuries, specific cells in the brain become active in disease situations, exhibiting properties of neural stem cells. The authors further discovered that a specific protein regulates these cells and hence could function as a target for therapy and thereby contribute to better treatments for brain injuries in the future. The new findings shed light on the specificity of astrocyte reaction in different injury conditions and the results are now published in Nature Medicine.

Autoimmunerkrankungen zeichnen sich durch die Bildung von Autoantikörpern aus, die sich gegen körpereigene Strukturen richten und zu teils schweren Organschäden führen. Ein Forschungsteam um Professorin Dr. Gabriela Riemekasten, Lehrstuhlinhaberin für Rheumatologie an der Universität zu Lübeck und Direktorin der Klinik für Rheumatologie und klinische Immunologie am Universitätsklinikum Schleswig-Holstein (UKSH), Campus Lübeck, hat gemeinsam mit Forschenden der Universitätsmedizin Mainz und dem Deutschen Zentrum für Herz-Kreislauf-Forschung (DZHK) entdeckt, dass Autoantikörper gegen ein Protein auf bestimmten Zelloberflächen auch bei gesunden Menschen ohne Autoimmunerkrankung vorkommen.

New insights into the pathogenesis of Alzheimer’s disease could unlock novel therapeutic approaches and help to prevent the disease. A study led by Professors Marcus Grimm and Tobias Hartmann at the Rhineland Campus of the SRH University of Applied Health Sciences in Leverkusen and at Saarland University has shed light on a bidirectional interaction in the body’s fat metabolism that could play an important role in the development of the disease. Dietary and other lifestyle factors such as smoking also play a role. The research team has published its findings on the relationship between the amyloid precursor protein and fat metabolism in the journal ‚Cell Chemical Biology‘.

New mechanism for the degradation of aldehyde-induced RNA-protein cross-links

Forschende entdecken neuen Weg zum Abbau von RNA-Protein-Vernetzungen, die durch toxische Aldehyde verursacht werden

Stanley Milgram’s groundbreaking „Six Degrees of Separation“ experiment demonstrated the surprisingly close connections between us humans back in the 1960s. Now the research team led by Professor Matthias Mann at the Max Planck Institute (MPI) of Biochemistry has shown that the proteins in our cells are equally well connected. The results of the current study, which are published in the journal Nature, are a decisive step forward in protein research and represent the first comprehensive view of the protein-protein interaction network of an organism.

Stanley Milgrams bahnbrechendes „Six Degrees of Separation“-Experiment zeigte bereits in den 60er Jahren die überraschend engen Verbindungen zwischen uns Menschen. Nun hat das Forschungsteam um Professor Matthias Mann am Max-Planck-Institut (MPI) für Biochemie gezeigt, dass auch die Proteine in unseren Zellen gleichermaßen gut miteinander vernetzt sind. Die Ergebnisse der aktuellen Studie, die in der Fachzeitschrift Nature publiziert wurde, sind ein entscheidender Fortschritt in der Proteinforschung und bieten erstmals einen umfassenden Überblick über das Protein-Protein-Interaktionsnetzwerk eines gesamten Organismus.