Eine Art Reinigungssystem: Das Ubiquitin-Proteasom-System
Stell dir vor, dein Körper ist wie eine komplexe Maschine, bei der jedes Zahnrad – also jedes Protein – reibungslos funktionieren muss, damit die Maschine nicht ins Stocken gerät. Im Laufe der Zeit oder durch Schäden kann es jedoch passieren, dass einige dieser Zahnräder abgenutzt oder fehlerhaft werden. Hier kommt das Ubiquitin-Proteasom-System (UPS) ins Spiel, das dafür sorgt, dass diese beschädigten Zahnräder entfernt und durch neue ersetzt werden.
Das Ubiquitin-Proteasom-System ist ein zellulärer Prozess, der Proteine markiert, die abgebaut werden sollen, und sie dann zu den „Recyclingzentren“ der Zelle, den Proteasomen, transportiert. Die Markierung erfolgt durch die Bindung eines kleinen Proteins namens Ubiquitin an das zu entsorgende Protein. Sobald ein Protein mit Ubiquitin markiert ist, wird es zum Proteasom geleitet, wo es in seine Grundbausteine zerlegt wird, die dann von der Zelle wiederverwendet werden können.
Diese „Müllabfuhr“ ist entscheidend für die Gesundheit der Zellen, denn sie verhindert die Ansammlung von fehlerhaften Proteinen, die toxisch sein und die Zellfunktion stören können. Besonders im Kontext des Alterns ist das UPS von großer Bedeutung. Mit zunehmendem Alter nimmt die Effizienz dieses Systems ab, was zu einer Akkumulation von fehlerhaften Proteinen führt, die mit neurodegenerativen Erkrankungen wie Alzheimer und Parkinson in Verbindung gebracht werden.
Ein bekanntes Beispiel aus der Forschung zeigt, dass eine gestörte Funktion des UPS zu einer beschleunigten Zellalterung und zu einer verkürzten Lebensspanne führen kann. Umgekehrt könnte die Förderung dieses Systems, etwa durch bestimmte Substanzen oder Lebensstilinterventionen, das Potenzial haben, das Altern zu verlangsamen und die Gesundheit im Alter zu erhalten.
Die Forschung an dem Ubiquitin-Proteasom-System hat Wissenschaftler wie Aaron Ciechanover, Avram Hershko und Irwin Rose dazu geführt, den Nobelpreis für Chemie im Jahr 2004 zu erhalten, da sie die zentralen Mechanismen dieses Systems entschlüsselt haben. Ihre Arbeit hat unser Verständnis dafür revolutioniert, wie Zellen ihre „Hausarbeit“ verrichten, um gesund zu bleiben und ein langes Leben zu führen.
Quellen:
- Hershko, A., & Ciechanover, A. (1998). The ubiquitin system. Annual Review of Biochemistry, 67(1), 425-479.
- Goldberg, A. L. (2003). Protein degradation and protection against misfolded or damaged proteins. Nature, 426(6968), 895-899.
- Vilchez, D., Saez, I., & Dillin, A. (2014). The role of protein clearance mechanisms in organismal ageing and age-related diseases. Nature Communications, 5, 5659.
