Die Grundannahme, die die Forscher der Proteinfaltung zugrunde legen ist, dass der Prozess sich so vollzieht, dass am wenigsten Energie verbraucht wird. Allerdings verschlingt es außerordentlich viel Rechnerkapazität, die Energie berechnen, die in den Eiweißmolekülen und ihren Bindungen steckt und bei einer Faltung eingesetzt wird. Selbst die Faltung eines kleinen Proteins mit extrem vereinfachter Form braucht mit den schnellsten Computern 15 Jahre. Doch so lang müssen die Eiweißforscher vielleicht gar nicht mehr warten, freut sich Alan Fersht vom Medical Research CounciI in Cambridge, England: "IBM hat sich die Proteinfaltung als das nächste Musterbeispiel vorgenommen, um die Leistungsfähigkeit der Computer zu demonstrieren. Nach dem Schachcomputer "Deep Blue", der den Weltmeister Gary Kasparov besiegt hat, bauen sie nun das Nachfolgemodell ‚Blue Gene'. Es wird 64 Hochleistungschips aufweisen, die parallel die Faltung von Proteinen berechnen." Derzeit wird die Software entwickelt, die die Simulationen wesentlich beschleunigen soll.
Aus den USA stammt eine weitere Idee, die gewaltige Rechenleistung bereitzustellen. Ähnlich wie bei der Suche nach außerirdischem Leben wird bei der Proteinfaltung mittels des Internets auf die Hilfe von Tausenden von Arbeitsplatzrechnern zurückgegriffen. Sie stellen Proteinfaltungsberechnungen ihre Rechnerkapazität zur Verfügung, wenn die Benutzer gerade nicht am Rechner arbeiten. Mehrere 10.000 Nutzer zusammen erbringen so die Leistung eines Supercomputers. Brauchbare Ergebnisse dieser Berechnungen stehen allerdings noch aus. Alan Fersht wendet deshalb eine Methode aus der Gentechnik an: Nach und nach ersetzt der Forscher jeden Baustein eines Proteins durch verschiedene andere und untersucht, wie sich dieser Tausch auf die Faltung auswirkt. Manche dieser Mutationen verändern die Stabilität eines Proteins drastisch. Das ist in der Natur nicht anders. Wenn in einem Eiweiß in den Zellen ein Baustein ausgetauscht wird, der die Faltung beeinflusst, dann kann das fatale Folgen haben. Entweder entstehen Eiweiße, die viel zu fest verknäuelt sind und sich als starre, unlösliche Fasern ablagern, oder die Proteine sind so instabil, dass sie einfach nicht zusammenhalten und auseinanderfallen. Für beides gibt es Beispiele in der Natur, etwa die Proteinplaques bei der Alzheimer-Krankheit oder das nicht mehr funktionierenden Apoptose-Molekül p53, das normalerweise Zellen in den programmierten Selbstmord treibt, bei Tumorzellen aber versagt. Alan Fersht widmet sich besonders dem p53: "Aus unserem Projekt wissen wir, an welchen Stellen Mutationen häufig vorkommen. Mindestens jede dritte dieser Mutationen hat zur Folge, dass der Schmelzpunkt von p53 niedriger wird als die Körpertemperatur. In der Zelle faltet sich p53 dann also nicht, sondern es entknäuelt sich und kann seine Aufgabe nicht mehr erfüllen."
Fersht und seine Kollegen haben ein Molekül gefunden, das sich an p53 anheftet und dessen kritische Temperatur wieder erhöht. Schwedische Forscher haben in Versuchen mit Tumorzellkulturen entdeckt, dass dieses Molekül das Protein p53 tatsächlich wieder aktiviert. Firmen haben bereits Interesse an dieser Substanz angemeldet, über deren Details Alan Fersht sich noch nicht äußern will. Sicher ist jedenfalls, dass sie in die Faltung des p53-Eiweißes eingreift. Ob aber aus dem Effekt im Zelllabor wirklich ein neuer Therapieansatz für die Krebsbehandlung wird, diese Frage ist derzeit noch völlig offen.
[Quelle: Hellmuth Nordwig]
Aus den USA stammt eine weitere Idee, die gewaltige Rechenleistung bereitzustellen. Ähnlich wie bei der Suche nach außerirdischem Leben wird bei der Proteinfaltung mittels des Internets auf die Hilfe von Tausenden von Arbeitsplatzrechnern zurückgegriffen. Sie stellen Proteinfaltungsberechnungen ihre Rechnerkapazität zur Verfügung, wenn die Benutzer gerade nicht am Rechner arbeiten. Mehrere 10.000 Nutzer zusammen erbringen so die Leistung eines Supercomputers. Brauchbare Ergebnisse dieser Berechnungen stehen allerdings noch aus. Alan Fersht wendet deshalb eine Methode aus der Gentechnik an: Nach und nach ersetzt der Forscher jeden Baustein eines Proteins durch verschiedene andere und untersucht, wie sich dieser Tausch auf die Faltung auswirkt. Manche dieser Mutationen verändern die Stabilität eines Proteins drastisch. Das ist in der Natur nicht anders. Wenn in einem Eiweiß in den Zellen ein Baustein ausgetauscht wird, der die Faltung beeinflusst, dann kann das fatale Folgen haben. Entweder entstehen Eiweiße, die viel zu fest verknäuelt sind und sich als starre, unlösliche Fasern ablagern, oder die Proteine sind so instabil, dass sie einfach nicht zusammenhalten und auseinanderfallen. Für beides gibt es Beispiele in der Natur, etwa die Proteinplaques bei der Alzheimer-Krankheit oder das nicht mehr funktionierenden Apoptose-Molekül p53, das normalerweise Zellen in den programmierten Selbstmord treibt, bei Tumorzellen aber versagt. Alan Fersht widmet sich besonders dem p53: "Aus unserem Projekt wissen wir, an welchen Stellen Mutationen häufig vorkommen. Mindestens jede dritte dieser Mutationen hat zur Folge, dass der Schmelzpunkt von p53 niedriger wird als die Körpertemperatur. In der Zelle faltet sich p53 dann also nicht, sondern es entknäuelt sich und kann seine Aufgabe nicht mehr erfüllen."
Fersht und seine Kollegen haben ein Molekül gefunden, das sich an p53 anheftet und dessen kritische Temperatur wieder erhöht. Schwedische Forscher haben in Versuchen mit Tumorzellkulturen entdeckt, dass dieses Molekül das Protein p53 tatsächlich wieder aktiviert. Firmen haben bereits Interesse an dieser Substanz angemeldet, über deren Details Alan Fersht sich noch nicht äußern will. Sicher ist jedenfalls, dass sie in die Faltung des p53-Eiweißes eingreift. Ob aber aus dem Effekt im Zelllabor wirklich ein neuer Therapieansatz für die Krebsbehandlung wird, diese Frage ist derzeit noch völlig offen.
[Quelle: Hellmuth Nordwig]