Ein Team von Genetikerinnen und Genetikern der Universität zu Köln unter der Leitung von Professor Dr. Kay Hofmann hat mit „ZUFSP“ eine neue Enzymklasse identifiziert, die sogenannte „Ubiquitin-Ketten“ von Proteinen wieder entfernen kann. Die Lebensdauer von Proteinen in der menschlichen Zelle und der Abbau von defekten oder überschüssigen Proteinen wird durch das Anhängen solcher Ubiquitin-Ketten reguliert.
Die in der Fachzeitschrift „Nature Communications“ veröffentlichte Studie zeigt nicht nur die neue Funktion der ZUFSP-Familie auf, sondern erklärt deren Funktion auch anhand der dreidimensionalen Struktur des menschlichen ZUFSP-Enzyms. Möglich wurde diese Erkenntnis durch eine enge Zusammenarbeit mit der strukturbiologischen Arbeitsgruppe von Prof. Dr. Ulrich Baumann am Institut für Biochemie der Universität zu Köln.
Die erstmalige Beschreibung der Funktion und Struktur der ZUFSP-Enzyme bietet neue Ansatzpunkte für das Verständnis und die Behandlung von gestörten Zellfunktionen. So zeigte die Studie deutliche Hinweise darauf, dass die neu definierte Klasse an der zelleigenen Reparatur von Schäden im Erbgut beteiligt und somit von weitreichender Bedeutung für genassoziierte Krankheiten ist.
Mitglieder der ZUFSP-Familie sind nicht die einzigen Enzyme, die Ubiquitin zerschneiden können – sechs andere Klassen waren bereits seit einigen Jahren bekannt. Eine Besonderheit der neu identifizierten ZUFSP-Familie ist jedoch die Vorliebe für einen besonderen Typ von Ubiquitin-Ketten, der eine wichtige Rolle bei der Erkennung und Behebung von Schäden des Erbguts spielt. Außerdem ist ZUFSP in der Lage, auch Ubiquitin-Bruchstücke zu spalten, während konventionelle Ubiquitin-Spalter in der Regel nur vollständige Einheiten erkennen.
Die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler verglichen das menschliche ZUFSP mit analogen Proteinen aus Modellorganismen wie beispielsweise der Spalthefe. „Wir konnten sehen, dass ZUFSP aus Hefe und anderen Einzellern eher minimalistisch aufgebaut ist, während menschliches ZUFSP komplexer ist und zahlreiche zusätzliche Bindungsmöglichkeiten für Ubiquitin-Ketten bietet“, erklärt Professor Dr. Kay Hofmann vom Institut für Genetik der Universität zu Köln.
Da die unterschiedliche ZUFSP-Architektur in Mensch und Hefe auch mit deutlichen Änderungen der enzymatischen Spezifizität einhergehen, sei ZUFSP auch ein spannendes Beispiel für die Evolution von Protein-Funktion, so der Wissenschaftler weiter.
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Zur Publikation:
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