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Mechanismen in der Zelle

Pionierforschung an „gezuckerten“ Proteinen

Die einzigartige Verbindung zwischen Proteinen und Zuckermolekülen ist ein völlig neuartiges Forschungsfeld. Experten schätzen, dass die sogenannte „Glykoproteomik“ bereits in absehbarer Zeit wertvolle Erkenntnisse zu Krebs und Infektionskrankheiten liefern könnte. Am IMBA konnten einige WissenschaftlerInnen rund um Gründungsdirektor Josef Penninger mit Hilfe der Glykoproteomik den Wirkungsmechanismus der tödlichen Biowaffe Rizin enträtseln.

Zuckerguss der Zellen

Proteine (Eiweiße) bilden nicht nur die Bausubstanz unseres Körpers, sie bestimmen auch Form, Struktur und Funktion der Zellen, und steuern so alle Prozesse des Lebens. Verändert sich die Form von Proteinen, kann sich das wesentlich auf deren Aufgabe und Funktion in der Zelle auswirken. Eine der häufigsten dieser Veränderungen passiert durch eine ganz besondere Bindung: über die Hälfte aller Proteine in unseren Zellen sind mit Zuckern "verziert".

Wer an Zucker denkt, hat oft den üblichen weißen Haushaltszucker vor Augen, der uns Kaffee und Kuchen versüßt. Doch Zucker gibt es noch in vielen anderen Formen. Eine Vielzahl dieser anderen Zuckerarten spielt auch eine ganz wichtige Rolle in der Biologie unserer Zellen. Manche dieser Zucker werden dabei auch an Proteine gebunden –man spricht von Glykosylierung. Dadurch werden Form und Funktion der Proteine verändert. Diese besondere Verbindung hat daher auch Auswirkungen auf die Kommunikation zwischen Zellen und deren Umgebung. Das wird besonders bei viele Krankheiten, wie etwa Krebs, deutlich, die oft auch zu einer fehlerhaften Ausbildung dieser Zuckerstrukturen führen.


"Es ist immer spannend, Pionier im unendlich großen Dschungel der Lebenswissenschaften zu sein. Ich bin davon überzeugt, dass uns die Glykoproteomik in vielen Bereichen erstaunliche Erkenntnisse liefern wird."

Josef Penninger

Gründungsdirektor IMBA

Gegengift gegen Biowaffe Rizin?

Eine Erkenntnis, die die ForscherInnen bereits gewinnen konnten, betrifft den Wirkungsmechanismus der tödlichen Biowaffe Rizin. Sie entdeckten einen „Zugangscode aus Zucker“, der sich an der Zellwand befindet. Das Gift, selbst ein Protein, braucht diesen speziellen Zucker, um in das Transportsystem der Zelle zu kommen. Wird diese Zucker-Protein Bindung hingegen unterbunden, ist die Zelle immun gegen das Gift. Auch für andere gefährliche Krankheitserreger – wie Viren oder Bakterien – könnten die Zuckerstrukturen an der Zellwand „wegweisend“ sein. Gelänge es, durch eine Substanz die Zucker-Protein Bindung systematisch zu unterbinden, könnte das der Schlüssel zu „Gegengiften“ oder neuartigen Therapien für Krankheiten sein, die heute noch tödlich sind.

Die Forschungsarbeiten zur Glykoproteomik am IMBA wurden über Mittel eines Wittgenstein-Preises finanziert, der 2014 an Josef Penninger verliehen wurde. Der Wittgenstein-Preis ist der mit einem Preisgeld bis zu 1,5 Millionen Euro höchstdotierte Preis der Republik Österreich im Bereich der Wissenschaften.