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Allosterie ist ein wichtiges Konzept in der Biochemie, das für die Regulation chemischer Prozesse in einer Zelle verantwortlich ist. Allosterische Proteine besitzen in der Regel zwei Bindungszentren; ein enzymatisches Zentrum, in dem ein bestimmtes Molekül chemisch modifiziert wird, sowie ein allosterisches Zentrum. In Abhängigkeit davon, ob ein bestimmtes anderes Molekül (Ligand) an dieses allosterische Zentrum bindet, wird die chemische Aktivität im enzymatischen Zentrum hoch- bzw. runtergefahren. Oft sind die beiden Bindungszentren relativ weit voneinander entfernt, und bis heute ist weitgehend unklar, wie sie miteinander „kommunizieren“. Man geht davon aus, dass ein Ligand im allosterischen Zentrum eine, wenn auch oft sehr kleine, strukturelle Veränderung des Proteins als Ganzes verursacht, die einen Einfluss auf die chemische Aktivität des enzymatischen Zentrums hat.

Lay summary

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Allosterie  ist ein wichtiges Konzept in der Biochemie, das für die Regulation chemischer Prozesse in einer Zelle verantwortlich ist. Allosterische Proteine besitzen in der Regel zwei Bindungszentren; ein enzymatisches Zentrum, in dem ein bestimmtes Molekül chemisch modifiziert wird, sowie ein allosterisches Zentrum. In Abhängigkeit davon, ob ein bestimmtes anderes Molekül (Ligand) an dieses allosterische Zentrum bindet, wird die chemische Aktivität im enzymatischen Zentrum hoch- bzw. runtergefahren. Oft sind die beiden  Bindungszentren relativ weit voneinander entfernt, und bis heute ist weitgehend unklar, wie sie miteinander „kommunizieren“. Man geht davon aus, dass ein Ligand im allosterischen Zentrum eine, wenn auch oft sehr kleine, strukturelle Veränderung des Proteins als Ganzes verursacht, die einen Einfluss auf die chemische Aktivität des enzymatischen Zentrums hat.

 

Inhalt und Ziel des Forschungsprojekts

Wir entwickeln speziell designte Proteine und/oder Liganden, um mit Hilfe der zeitaufgelösten Infrarotspektroskopie die Ausbreitung eines Signals in einem Protein messen zu können. Dazu stören wir das Protein gezielt im Bereich des allosterischen Zentrums in dem wir z.B. einen durch einen kurzen Lichtblitz schaltbaren Liganden vom Protein dissoziieren, und messen die spektroskopische Antwort einer künstlichen Aminosäure mit einer sehr charakteristische Infrarotabsorptionsbande in Abhängigkeit vom Abstand vom allosterischen Zentrum.

 

Wissenschaftlicher und gesellschaftlicher Kontext des Forschungsprojekts

Sehr viele Medikamente wirken, indem sie die allosterische Regulation bestimmter Proteine beeinflussen; z.B. indem sie das allosterisches Zentrum blockieren. Ein tieferes Verständnis des Mechanismus von Allosterie wird es erlauben, bessere Medikamente zu designen, anstelle, wie heute meist üblich, grosse Moleküldatenbanken zu screenen.