Morbus Parkinson

Parkinson, Genetik und Umweltgifte

Interaktion zwischen H50Q und Kupferionen

Kupfer ist ein Metall, das mit neurodegenerativen Prozessen in Verbindung gebracht wird, die zum Funktionsverlust oder Untergang von Nervenzellen führen. H50Q steht für eine krankheitserzeugende Mutation, die bei einigen Parkinson-Patienten nachgewiesen wurde. Durch die Integration von strukturellen Daten und Simulationen konnten die Forscher auf molekularer Ebene eine Erklärung für die Interaktion zwischen H50Q und Kupferionen gewinnen.

„Nur durch die Kombination verschiedener Expertisen und interdisziplinäre Kollaborationen waren wir in der Lage, entscheidende Erkenntnisse über Krankheitsmechanismen zu gewinnen“, sagt Prof. Dr. Outeiro, Senior-Autor der Publikation. Die strukturellen Daten lieferte das „Max Planck Laboratory for Structural Biology, Chemistry and Molecular Biophysics of Rosario“ im Forschungszentrum der Universidad Nacional de Rosario, Argentinien, unter der Leitung von Prof. Dr. Claudio Fernandez. Die nötigen Simulationen wurden am Institut für Neurowissenschaften und Medizin (INM-9) am Forschungszentrum Jülich von Prof. Dr. Paolo Carloni mit seinen Mitarbeitern Juniorprofessorin Dr. Giulia Rossetti und Enrique Abad durchgeführt. „Die Verbindung von Zellstudien mit unseren biophysikalischen Methoden zeigt, wie wichtig die Untersuchung gemeinsamer Effekte multipler Faktoren der Proteinbiologie tatsächlich ist“, sagt Prof. Dr. Claudio Fernandez.

α-Synuklein-Ansammlungen

Wissenschaftler des Exzellenzclusters CNMPB an der Universitätsmedizin Göttingen und des Instituts für Molekulare Medizin in Lissabon beschreiben einen schützenden Effekt von Coffein-ähnlichen Substanzen auf Nervenzellen im Parkinson Modell.

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Kombination quanten- und molekularmechanischer Simulationstechniken

„Die Kombination quanten- und molekularmechanischer Simulationstechniken (QM/MM), sind die Methoden der Wahl, um komplexe Interaktionen und spektroskopische Eigenschaften von übergangsmetallenbasierten Proteinen wie Kupfer(II)-ionen gebunden an α-Synuklein, vorherzusagen“, sagt Jun.-Prof. Dr. Giulia Rossetti. Der Zugang zur Supercomputinginfrastruktur in Jülich machte auch hier den entscheidenden Unterschied: Die Ergebnisse, die durch unsere QM/MM Studien erhalten wurden, benötigten beinahe ein Dutzend Millionen core hours auf JURECA.“

Prof. Dr. Tiago F. Outeiro ist Leiter der Abteilung Neurodegeneration und Restaurationsforschung an der Universitätsmedizin Göttingen. Zudem ist er Mitglied des Göttingen Exzellenzclusters und DFG-Forschungszentrums für Mikroskopie im Nanometerbereich und Molekularphysiologie des Gehirns (CNMPB). Seine Forschungsarbeit konzentriert sich auf die Entschlüsselung der grundlegenden molekularen Mechanismen, die bei neurodegenerativen Prozessen in Krankheiten, wie der Parkinson, Huntington oder der Alzheimer Erkrankung eine Rolle spielen. (idw, red)

 

Literatur:

Villar-Piqué A, Lopes da Fonseca T, Sant’Anna R et al. (2016): Environmental and genetic factors support the dissociation between α-synuclein aggregation and toxicity. PNAS, 113(42): E6506-6515.