Wissenschaft & Forschung

Das Ebolavirus, das vor drei Jahren Westafrika heimsuchte, ist ungewöhnlich in seinem Aufbau und seinen Funktionsmechanismen. Die Strukturforschung beginnt erst jetzt, die Details dieses tödlichen Krankheitserregers zu verstehen.
Im März 2014 brach die Ebolaepidemie im westafrikanischen Staat Guinea aus, wo die ersten Fälle im Dezember 2013 aufgetreten waren. Bereits im Mai gab es 280 Tote, damit übertraf dieser Ebolaausbruch die Bilanz des bisher tödlichsten, der im Jahr 1976 in Yambuku in der Demokratischen Republik Kongo stattfand.Die Krankheit breitete sich rasch in mehreren Ländern der Region bis zum Oktober 2014 aus, als die Zahl der Neuerkrankungen ihren Höhepunkt erreichte. Erst massive internationale Hilfe stoppte die Ausbreitung. Bis zum Mai 2016 verzeichnete die Weltgesundheitsorganisation mehr als 28 000 Erkrankungen, von denen mehr als 11 000 tödlich endeten.Ebola ist eine Zoonose, also eine Krankheit, die von Tieren – in diesem Fall vermutlich Fledermäusen – auf den Menschen überspringt und sich dann unter bestimmten Bedingungen in der menschlichen Bevölkerung ausbreitet. Zoonosenerreger sind oft gefährlicher als solche, die sich bereits lange an den Menschen als Wirt angepasst haben, da ihr Überleben nicht von dem der befallenen menschlichen Bevölkerung abhängt. Zu den Nachfahren von Zoonosen aus prähistorischer Zeit, die durch wechselseitige Anpassung von Erreger und Wirt abgestumpft sind, gehören heutige Kinderkrankheiten wie Masern und Windpocken.Im Gegensatz zu diesen geschwächten Erregern ist Ebola für mehr als die Hälfte der infizierten Menschen tödlich. Für die Arbeit mit dem Ebolavirus und seinem einzigen nahen Verwandten, dem Marburgvirus, gilt deshalb die oberste Sicherheitsstufe, was die Erforschung ihrer Wirkungsweise erschwert. Erst jetzt konnten Virologen ein Strukturmodell des Virus erstellen, das hinreichend gut aufgelöst ist, um Einzelheiten der molekularen Funktion zu verraten.<h2>Turm mit Fluchttreppe</h2>Das Genom des Ebolavirus liegt als einzelsträngige RNA vor, die direkt als Vorlage zur Synthese der Boten-RNA dient. Aus der stellt die befallene Zelle dann die viralen Proteine her. Da einzelsträngige RNA, die nicht selbst als Boten-RNA gekennzeichnet ist, in der Zelle sofort abgebaut würde, muss das Virus sie schützen. Dabei muss die RNA aber gleichzeitig lesbar bleiben, denn nur so kann die vom Virus selbst mitgebrachte Polymerase L neue Boten-RNA synthetisieren.Dieses Problem löst die Familie der Filoviren, zu der die Gattungen des Ebola- und Marburgvirus gehören, durch eine nach molekularen Maßstäben gigantische Röhrenstruktur aus Proteinmolekülen – 80 nm Durchmesser (Außenmaß ohne Strukturen, die aus der Oberfläche herausragen). Die sind in Form einer linksgängigen Schraubenwindung angeordnet, dem Capsid. Die RNA des viralen Genoms ähnelt einer Fluchttreppe in einem Turm entlang der Außenwand und folgt der gewundenen Reihung der Proteine.Diese Anordnung ist ungewöhnlich. Andere Viren mit röhrenförmigem Proteincapsid wie das seit Jahrzehnten gut erforschte Tabakmosaikvirus schützen das virale Genom im Inneren der Proteinröhre, die in diesen Viren deutlich kleiner ist.Beim Ebolavirus in der Zelle ist das ganze Konstrukt zusätzlich noch in eine Blase aus normaler Doppelmembran gehüllt, die das Virus einfach aus der Membran der infizierten Zelle mitbringt, wenn es diese durchdringt. Wie es unter dieser Hülle aussieht und wie genau die RNA in die Turmwand eingebettet und vor Verdau geschützt ist, ließ sich erst jetzt durch detaillierte Strukturmodelle klären.Die Arbeitsgruppen von John Briggs am EMBL in Heidelberg und Stephan Becker an der Universität Marburg erstellten kürzlich mit Elektronenmikroskopie detaillierte Strukturen vereinfachter Capside und intakter Viren. Damit ließ sich die Funktion des schützenden Proteinzylinders erkennen.1) Die Forscher nutzten zunächst eine zurechtgestutzte Variante des Hüllproteins, die nur die ersten 450 von 739 Aminosäuren der Sequenz enthält (Abbildung 1, S. 121, und Abbildung 2).<figure><img src="https://media.graphcms.com/tI4oVqy3Rj2MS0gAANa4"><figcaption><label>Abb. 1: </label>Struktur einer Ebola-Nukleoprotein(NP)-1–450-Helix. Benachbarte Stufen sind hell- und dunkelgrau, eine Untereinheit rosafarben dargestellt.1)</figcaption></figure>
<figure><img src="https://media.graphcms.com/ZsF82TSTSjSRW78AohDc"><figcaption><label>Abb. 2: </label>Nukleoproteinuntereinheit des Ebolavirus NP 1–450. N-terminaler Lappen in grün, orange und cyan, C-terminaler Lappen in blau, pink, lila, rot und braun.</figcaption></figure>
Dieses Proteinfragment assembliert mit der viralen RNA korrekt und regelmäßig, und die Forscher klärten die Struktur dieses vereinfachten Capsids mit einer Auflösung von 6,6 Å. Obwohl diese Auflösung es noch nicht ermöglicht, einzelne Atome zu lokalisieren und zu identifizieren, reicht sie in Verbindung mit der bekannten Aminosäurensequenz eines Proteins, um die molekulare Struktur zu modellieren. In diesem Fall ergaben sich auch weitere Einblicke und Vergleichsmöglichkeiten mit der bereits bekannten Struktur des Proteinmonomers.<h2>Offene Rinne</h2>Die Analysen brachten ein für die Experten überraschendes Ergebnis. Sie hatten vermutet, dass die Rinne auf der Außenseite der Struktur sich zum Schutz der RNA schließt. Tatsächlich blieb ihre Form aber in allen zum Vergleich herangezogenen Strukturen unverändert.Stattdessen fanden die Forscher eine neue Schutzstruktur. Nahe dem C-terminalen Ende des untersuchten Fragments bildet sich eine alpha-Helix mit einem positiv geladenen Ende, die sich quer über die Rinne schiebt und die Nukleinsäure umklammert. Dieser Bereich der Proteinsequenz ist im einzeln auftretenden Molekül ungeordnet und war deshalb in bisher untersuchten Kristallstrukturen nicht aufgetaucht.<h2>Nützliche Unordnung</h2>Ungeordnete Polypeptide, die sich erst bei Bedarf falten, haben sich in den letzten 20 Jahren als häufige und wichtige Akteure in der Zellbiologie entpuppt.2) Ihre Bedeutung war in der Anfangsphase der Strukturbiologie übersehen worden, da jegliche Unordnung die Kristallisation von Proteinen verhindert. Ungeordnete Sequenzen wurden deshalb meist abgetrennt und ignoriert.Wie sich aber inzwischen gezeigt hat, ist das Unordnungsprinzip bei vielen regulatorischen und Signalproteinen in der Zelle wichtig – auch beim Anti-Tumorprotein p53 und bei Viren wie dem Masernvirus.3) Wie viele Proteine in menschlichen Zellen ganz oder teilweise ungeordnet sind, ist umstritten, aber es handelt sich mit Sicherheit um einen wesentlichen Anteil, also um Tausende.4,5)Beim Ebolavirus hat die Unordnung vermutlich mehr Folgen als die Bildung der Klammer. Die Rolle der ungeordneten Regionen, die in dem von Briggs und Becker verwendeten Fragment fehlen, ist noch ungewiss. Hätten die Forscher diese im Protein belassen, hätte dieses sich allein mit der RNA nicht zum Capsid assembliert. In diesem Fall wären zwei weitere Virusproteine, VP25 und VP35, erforderlich gewesen, um eine Assemblierung zu erreichen. In den Strukturbildern der intakten Viruspartikel erscheinen diese beiden Proteine als noch nicht näher charakterisierte Wülste auf der Außenseite des Zylinders.Dass das vollständige Capsidprotein nur mit VP25 und VP35 assembliert, legt nahe, dass der ungeordnete Bereich für die Bindung dieser Proteine zuständig ist. Vermutlich nimmt er erst in Verbindung mit diesen eine geordnete Struktur an. Ohne seine natürlichen Liganden flattert dieses Ende lose herum und stört damit die Strukturbildung des restlichen Proteins und dessen Assemblierung zu geordneten Capsiden.Es bleiben also noch einige Fragen für die Strukturforschung zu klären. Mit besserem Einblick in die molekulare Struktur und Funktion dieses gefährlichen Krankheitserregers verbessern sich dann auch die Chancen, neue Behandlungsoptionen zu entwickeln und eventuell auch die Wirkung der Mutationsraten während einer Epidemie einzudämmen.Michael Groß ist freier Wissenschaftsjournalist in Oxford, England. <a href="https://www.michaelgross.co.uk" target="_blank">www.michaelgross.co.uk</a><h2>Quergelesen</h2>Ebola ist, wie viele Zoonosen, deshalb meist tödlich, weil der Erreger nicht darauf angewiesen ist, dass der menschliche Wirt überlebt.Aufgrund der Gefährlichkeit des Virus war dessen Struktur bisher nicht untersucht. Wie sich nun zeigte, befindet sich die RNA des viralen Genoms außen auf einer Röhre aus Proteinmolekülen und nicht in deren Innern wie etwa beim Tabakmosaikvirus.Das Ebolavirus hat auch ungeordnete Bereiche, die noch nicht gut untersucht sind.
<ul><h2>Literatur</h2><li>
1 W. Wan, L. Kolesnikova, M. Clarke et al., Nature 2017, 551, 394.</li><li>
2 M. Groß, Nachr. Chem. 2011, 59, 133.</li><li>
3 M. Ringkjøbing Jensen, G. Communie, E. A. Ribeiro jr. et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA 2011, 108, 9839.</li><li>
4 P. Leuenberger, S. Ganscha, A. Kahraman et al., Science 2017, 355, 812.</li><li>
5 J. A. Riback, M. A. Bowman, A. M. Zmyslowski et al., Science 2017, 358, 238.</li></ul>

Artikel

Der Turmbau des Ebolavirus

Das Ebolavirus, das vor drei Jahren Westafrika heimsuchte, ist ungewöhnlich in seinem Aufbau und seinen Funktionsmechanismen. Die Strukturforschung beginnt erst jetzt, die Details dieses tödlichen Krankheitserregers zu verstehen. Im März 2014 brach die Ebolaepidemie im westafrikanischen Staat Gui...

Obwohl Sensorhistidinkinasen in der Natur weit verbreitet sind, sind die molekularen Prozesse, die nach Signaldetektion ablaufen, unzureichend verstanden. In der Sensorhistidinkinase YF1 verändert Blaulicht die Struktur eines Coiled-Coil-Linkers, was sich auf die katalytische Aktivität auswirkt.
Die Zweikomponentensysteme (two component system, TCS) befähigen etliche Mikroorganismen und Pflanzen, Umweltreize wahrzunehmen und ihren Stoffwechsel und ihre Entwicklung daran anzupassen.1) Üblicherweise umfassen TCS zwei Proteinkomponenten: die Sensorhistidinkinasen (SHK) und die Antwortregulatoren (response regulator, RR). SHK sind hierbei meist membranständige Proteine mit einem extrazellulären Sensor- und einem intrazellulären Effektormodul, das die Kinaseaktivität ausübt. Extrazelluläre Signale, etwa bestimmte Monosaccharide, lösen Struktur- und Dynamikänderungen im Sensor aus. Diese pflanzen sich über die Membran hinweg fort und modulieren die Effektoraktivität. SHK antworten auf diese Signale mit der Autophosphorylierung ihres namensgebenden, konservierten Histidinrests. Anschließend wird die Phosphatgruppe auf einen konservierten Aspartatrest des Antwortregulators übertragen. Der Regulator antwortet dann meist über Genexpression.<h2>Fehlende Daten</h2>TCS sind seit 1986 bekannt,2) und trotz ihrer biologischen Bedeutung sind wesentliche mechanistische Aspekte der Signaldetektion, der Signalweiterleitung und der Regulation katalytischer Aktivität unvollständig verstanden. Das liegt vor allem daran, dass Daten zu Struktur und Dynamik von intakten SHK fehlen.Obgleich zahlreiche Kristallstrukturen isolierter Sensor- und Effektormodule von SHK bekannt sind, entziehen sich die meist membranständigen Proteine in ihrer Gesamtlänge weitestgehend einer detaillierten Strukturaufklärung. Vor diesem Hintergrund sind lichtregulierte SHK3) wichtige Modellsysteme. Da Licht des sichtbaren Spektrums Zellwand und -membran durchdringt, befinden sich die Sensormodule hier in der Regel im Zellinneren; Signale müssen daher nicht über die Plasmamembran geleitet werden. Lichtregulierte SHK liegen somit meist als lösliche Proteine vor, dadurch lassen sich ihre Strukturen und ihre Eigenschaften einfacher charakterisieren. Zudem ist Licht schneller applizierbar als chemische Signalstoffe es sind, was kinetische Messungen mit hoher Zeitauflösung ermöglicht.<h2>Katalytische Aktivität der Sensorhistidinkinase YF1</h2>Ein integrativer biochemischer Ansatz gewährt detaillierte mechanistische Einblicke, wie die katalytische Aktivität in der blaulichtabhängigen SHK YF1 reguliert wird. YF1 ist ein künstliches Enzym, dessen Zusammensetzung aus einem lichtempfindlichen LOV-Sensormodul (light-oxygen-voltage4)) und einem katalytisch aktiven SHK-Effektormodul den modularen Aufbau natürlicher SHKs nachvollzieht.5)Im homodimeren YF1-Protein verringert die Absorption von Blaulicht die Geschwindigkeit der Phosphorylierung des zugehörigen Antwortregulators FixJ um mehr als das Tausendfache (Abbildung 1).5) Diesen Effekt haben wir genutzt, um die Plasmide pDusk und pDawn zur durch Blaulicht reprimierten beziehungsweise induzierten Genexpression in Bakterien herzustellen (Abbildung 2).6) Diese Plasmide sind nicht nur für biotechnische Anwendungen nützlich, insbesondere pDusk eignet sich zudem, um die Aktivität und Antwort auf Blaulicht von SHK-Varianten schnell und einfach zu analysieren.7,8) Als konkretes Beispiel identifizierten wir einzelne Mutationen, etwa in der Variante H22P den Austausch des Histidinrests 22 gegen ein Prolin, was die Signalantwort von YF1 umkehrt und zu einer durch Blaulicht erhöhten Kinaseaktivität führt.<figure><img src="https://media.graphcms.com/xbzmjOWRhWleLOpIDwrA"><figcaption><label>Abb. 1: </label>Im Dunkeln phosphoryliert YF1 den Antwortregulator (RR), der daraufhin die Expression von Zielgenen aktiviert. Blaulicht inhibiert die Kinaseaktivität von YF1.</figcaption></figure>
<figure><img src="https://media.graphcms.com/vtNMONSpTyGnTkt5qwYx"><figcaption><label>Abb. 2: </label>Die auf YF1 beruhenden Plasmidsysteme pDusk und pDawn vermitteln durch Blaulicht reprimierte beziehungsweise induzierte Genexpression in Bakterien, wie hier für ein rotfluoreszierendes Reporterprotein gezeigt.6)</figcaption></figure>
<h2>Auf molekularer Ebene</h2>Um die Prozesse bei der Signaltransduktion auf molekularer Ebene zu verstehen, haben wir die dreidimensionale Struktur von YF1 in seinem Dunkelzustand mit Röntgenkristallographie bestimmt (Abbildung 3).9) Obwohl gleichzeitig auch die Struktur einer anderen SHK in nahezu voller Länge bestimmt wurde,10) bleibt YF1 weiterhin das einzige System, für das sowohl Gesamtstruktur als auch molekulare Identität des zugehörigen Signals bekannt sind, also in diesem Fall Blaulicht.<figure><img src="https://media.graphcms.com/hROq8iZiRPCzhfMf8ALI"><figcaption><label>Abb. 3: </label>Mit Röntgenkristallographie bestimmte dunkeladaptierte Struktur von YF1.9) Im homodimeren Protein bilden zwei Light-oxygen-voltage(LOV)-Blaulichtsensoren (hellblau) einen Komplex, der über einen Coiled Coil (dunkelblau) mit dem Effektor (rosa und rot) verbunden ist. (türkis: Flavimononukleotid-Chromophore und ein ADP-Cofactor)</figcaption></figure>
Die dunkel-adaptierte YF1-Struktur ist parallel und homodimer aufgebaut; in der Struktur bilden zwei Light-oxygen-voltage(LOV)-Sensoren einen dimeren Komplex. Dieser steht nicht in direktem Kontakt mit dem ebenso homodimeren Effektormodul, sondern ist mit ihm über einen Linker verknüpft, der ein paralleles Coiled Coil ausbildet. Hierbei bestehen die Coiled Coils aus sich helikal umeinander windenden α-Helices; sie weisen je nach Zahl, Orientierung und Geometrie der beteiligten Helices charakteristische periodische Strukturen auf.11)In homodimeren parallelen Coiled Coils, wie sie in YF1 auftreten, bilden genau sieben Aminosäurereste zwei volle Windungen der beteiligten Helices. Die daraus resultierende Periodizität von sieben Resten in der Struktur, auch als Heptadenperiodizität bezeichnet, äußert sich unter anderem im Aufbau der natürlichen SHKs und erlaubte bereits, mit Sequenzanalysen die Coiled-Coil-Elemente vorherzusagen, bevor die YF1-Struktur genau bekannt war.5)<h2>Was Blaulicht bewirkt</h2>Bisher blieb unklar, welche Strukturänderungen Blaulicht in YF1 bewirkt und wie diese die katalytische Aktivität regulieren. Um Einblicke in diese Prozesse zu erlangen, die für SHK generell relevant sind, setzten wir auf einen zweigleisigen Ansatz und nutzten sowohl biochemische als auch Strukturanalysen.Mit dem pDusk-System zur schnellen funktionalen Analyse entwickelten wir eine Methode, um effizient YF1-Varianten zu konstruieren. Diese unterscheiden sich in Länge und Sequenz des Linkers zwischen Sensor- und Effektormodulen.8)Die Linker der durch Blaulicht reprimierten Varianten, die in ihrer Funktion dem ursprünglichen YF1 entsprechen, haben vornehmlich 7·n Aminosäurereste. Zudem identifizierten wir YF1-Varianten, die auf Blaulicht umgekehrt reagieren, also die Kinaseaktivität steigern. Auch diese Linkervarianten haben eine diskrete Länge: 7·n+1. Eine hohe Kinaseaktivität im Dunkeln und im Blaulicht ist also mit den Linkerlängen 7·n und 7·n+1 assoziiert.Innerhalb eines parallelen homodimeren Coiled Coils ändert ein zusätzlicher Rest, entsprechend dem Unterschied der Register 7·n und 7·n+1, die räumliche Ausrichtung um 2 · 360 ° · 1/7 ≈ 103°. Die Regulation katalytischer Aktivität in YF1 nach Absorption von Blaulicht könnte also auf einer Winkel-Reorientierung innerhalb des Linkers beruhen.5,8)<h2>Elektronenresonanz und Röntgenbeugung</h2>Mit paramagnetischer Elektronenresonanz-Spektroskopie (EPR)12) und Röntgenbeugung (SAXS)13) ließ sich die Struktur des nach Blaulichtbestrahlung transient ausgebildeten Signalzustands von YF1 in Lösung charakterisieren. Auf Grundlage des Dunkelzustands9) markierten wir Positionen innerhalb des Light-oxygen-voltage(LOV)-Sensors von YF1 mit paramagnetischen Nitroxid-Reportergruppen. Biochemische Experimente stellten sicher, dass diese Markierung weder die katalytische Aktivität noch die Regulation durch Blaulicht stört. Peldor-Messungen (pulsed electron double resonance spectroscopy, auch als double electron electron resonance spectroscopy Deer bezeichnet14)) erlaubten, innerhalb des homodimeren YF1-Proteins intermolekulare Abstände zu bestimmen, sowohl im Dunkeln als auch unter Blaulichtbedingungen.Die Blaulichtabsorption bewirkt eine scharnierartige Bewegung der beiden LOV-Sensoren (Abbildung 4). Als direkte Folge entfernen sich die Termini der beiden α-Helices, die das Coiled Coil bilden, um etwa 3 Å voneinander (Abbildung 5). Diese geringe Amplitude überraschte angesichts des Grads der in YF1 resultierenden regulatorischen Antwort zunächst, ließ sich jedoch durch SAXS-Experimente bestätigen.13) Dazu wurde mit Synchrotronstrahlung mit einer Submikrosekundenauflösung gemessen, wie sich der isolierte LOV-Sensor von YF1 in Lösung verändert, nachdem er mit Blaulicht bestrahlt wurde. Auf den Röntgenbeugungsdaten beruhende Molekulardynamik-Simulationen bestätigten die lichtgetriebene Strukturänderung, welche die EPR-Messungen geliefert hatten.12,13)<figure><img src="https://media.graphcms.com/O3xLyjAWQXigEkdxCX8w"><figcaption><label>Abb. 4: </label>Durch Blaulicht kippen die beiden LOV-Monomere im YF1-Sensor auseinander. Hellblau: ihre Struktur im Dunkeln, gelb: Struktur im Licht.</figcaption></figure>
<figure><img src="https://media.graphcms.com/lcf3zIXSRaxsiFs0c2J5"><figcaption><label>Abb. 5: </label>Die Blaulichtabsorption zieht die Termini der Linker-Helices auseinander, und es bildet sich ein Coiled Coil, das stärker linkshändig verwunden ist als im Dunkeln (dunkelblau).</figcaption></figure>
Peldor-Experimente lieferten zudem eine Erklärung für die invertierte Signalantwort in der YF1-Variante H22P: Blaulicht bewirkt darin, dass sich die Termini der Linker-Helices annähern, statt auseinanderzurücken.<h2>Vom Linker zum Effektor</h2>Wie pflanzen sich die Strukturänderungen durch den Linker zum Effektor fort? Eine Antwort auf diese Frage liefern sowohl grundsätzliche Erwägungen zum Aufbau von Coiled Coils als auch Röntgenbeugungsstudien an intaktem YF1 in Lösung.15) Die lichtinduzierte Separation der LOV-Sensoren könnte bewirken, dass sich die beiden Helices innerhalb des Linkers in einem größeren Winkel kreuzen. Als direkte Folge könnte sich ein Coiled Coil ausbilden, das stärker linkshändig verwunden ist und zehn Aminosäurereste in drei helikalen Windungen statt sieben Reste in zwei Windungen aufweist.11) Weitere Folge wäre eine Winkelreorientierung des Effektormoduls, wie auch die biochemischen Daten zu YF1-Varianten nahelegen.Beugungsexperimente in Lösung an YF1 in voller Länge belegen diese Theorie, und es zeigt sich eine entsprechende globale Verwindung des Proteins.15) Interessanterweise entstanden Strukturänderungen in YF1 mit biphasischer Kinetik: In Mikrosekunden ändert sich die Struktur wie bereits für das isolierte LOV-Sensormodul gefunden (s. Abbildung 4). Dann folgt eine Reorientierung der Struktur im Effektormodul, die 105 mal so lange dauert. In der Gesamtschau legen die biochemischen und die Strukturdaten nahe, dass in YF1 Blaulicht ein Verkippen der Sensormodule induziert, das wiederum in einer linkshändigen Verwindung des Coiled-Coil-Linkers resultiert.Strukturuntersuchungen am isolierten Effektormodul einer anderen, nicht durch Licht regulierten SHK16) zeigen, wie die katalytische Aktivität moduliert werden könnte. Als Konsequenz der helikalen Verwindung könnten die Reste, die für die Kinasereaktion wichtig sind – insbesondere das namensgebende Histidin – ins Innere eines Coiled Coils verlagert werden und damit die katalytische Aktivität senken (Abbildung 6). Eine experimentelle Bestätigung dieser Theorie steht allerdings noch aus.<figure><img src="https://media.graphcms.com/5N0sRrCoR7qv4AxzOENA"><figcaption><label>Abb. 6: </label>Im Effektormodul könnte sich durch die Strukturänderung ein katalytisch wichtiger Histidinrest ins Innere eines Vier-Helix-Bündels verlagern.16) Während im Dunkeln (rosa) Autophosphorylierung des Histidins und nachfolgende Übertragung auf den RR stattfindet, ist dies im Licht (gelb) erschwert.</figcaption></figure>
<h2>Fazit</h2>Das YF1-System liefert einen der bis dato detailliertesten molekularen Einblicke in die Funktionsweise der SHK-Familie. Angesichts des konservierten modularen Aufbaus der SHKs scheinen die am Modellsystem YF1 erbrachten Erkenntnisse allgemein relevant für diese verbreitete Proteinfamilie. Insbesondere ähneln andere lichtregulierte Histidinkinasen YF1 in ihrem molekularen Aufbau.17,18) Zudem erlaubt die nun aufgeklärte Strukturänderung, den zugrundeliegenden LOV-Sensor als Baustein einzusetzen – damit lassen sich lichtregulierte Proteine konstruieren, die in der Optogenetik zum Einsatz kommen könnten.19)<h2>Quergelesen</h2>Lichtregulierte Histidinkinasen eignen sich als Modellsysteme für die weit verbreiteten Sensorhistidinkinasen.Die Sensorhistidinkinase YF1 wird in ihrer Aktivität durch Blaulicht reprimiert und vermittelt lichtabhängige Genexpression.Durch Blaulicht kippen im homodimeren YF1 zwei Sensordomänen auseinander, was zur linkshändigen Verwindung eines Coiled-Coil-Linkers führt. Die daraus resultierenden Strukturänderungen innerhalb des Effektormoduls von YF1 verändern dessen katalytische Aktivität.<h2>Vitakasten</h2>Andreas Möglich, Jahrgang 1975, studierte Biochemie an der Universität Regensburg und promovierte anschließend am Biozentrum der Universität Basel zum Thema Proteinfaltung. Seit Beginn seines Postdoktorats bei Keith Moffat an der University of Chicago erforscht er die molekularen Grundlagen sensorischer Photorezeptoren, deren künstliche Erzeugung und ihren Einsatz in der Optogenetik. Unterstützt durch einen Sofja-Kovalevskaja-Preis der Alexander-von-Humboldt-Stiftung trat er im Jahr 2010 eine W2-Professur für biophysikalische Chemie an der HU Berlin an, bevor er im Frühjahr 2015 auf eine W3-Biochemie-Professur an die Universität Bayreuth wechselte. <email><a href="mailto:andreas.moeglich@uni-bayreuth.de">andreas.moeglich@uni-bayreuth.de</a></email><div><img src="https://media.graphcms.com/8ZenDfpVRkKlvu4Kfj0f">

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<ul><h2>Literatur</h2><li>
1 E. J. Capra, M. T. Laub, Annu. Rev. Microbiol. 2012, 66, 325.</li><li>
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Artikel

Der Turmbau des Ebolavirus

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