Was ist Proteinhomöostase?
Proteinhomöostase bezieht sich auf die Fähigkeit von Zellen im Körper, Proteinmoleküle richtig herzustellen, zu falten und zu deaktivieren, so dass der Körper auf äußere Herausforderungen und Veränderungen der inneren Bedingungen reagieren kann. Proteine, die aus Aminosäureketten aufgebaut sind, verlassen sich auf die richtige Faltungssequenz, um dreidimensionale Strukturen zu bilden, die ihre beabsichtigten Funktionen erfüllen können. Störungen dieser Homöostase können zu abnormal gefalteten Proteinen führen, die ihre Funktionsweise verändern und in einigen Fällen sogar Krankheitszustände auslösen können.
Gene haben einen großen Einfluss auf die Aufrechterhaltung der Proteinhomöostase. Die Expression von Genen oder die Interaktion mit anderen Komponenten der Zelle zur Bildung von Proteinen ist eine Möglichkeit, um dies zu erreichen. Zum anderen entstehen spezielle Proteine, sogenannte Faltungsenzyme, deren Form und Wirkung die Bildung neu gebildeter Proteine in die richtigen dreidimensionalen Strukturen lenkt. Wenn Proteine in bestimmten Situationen nicht mehr benötigt werden, können Pfade zur Expression von Genen führen, die andere Enzyme erzeugen, mit denen sie sicher entsorgt werden können. Die Aminosäurenkomponenten, aus denen die Proteine bestehen, können nach diesem Abbau wiederverwendet werden.
Zellen müssen in der Lage sein, auf eine Vielzahl neuer Bedingungen zu reagieren, und die Proteinhomöostase spielt bei diesem Prozess eine wichtige Rolle. Signale aus der Umgebung können die Bildung von Proteinen induzieren, die es den Zellen ermöglichen, mit diesen neuen Situationen umzugehen. Diese Signale können von innerhalb einer einzelnen Zelle, eines einzelnen Organs oder sogar anderer Organe abgegeben werden, abhängig vom Ausmaß der Veränderungen, auf die der Organismus reagiert.
Rückkopplungsmechanismen tragen auch zur Aufrechterhaltung der Proteinhomöostase bei, und diese Rückkopplung kann auch mehrere Organe betreffen. Enzyme und Zellstrukturen interagieren mit neu hergestellten Proteinen, um sicherzustellen, dass sie in die richtigen Konformationen gefaltet werden. Informationen über diese Faltung können an den Zellkern oder sogar an das Gehirn gesendet werden, das dann Rückmeldungen über weitere durchzuführende Aktionen zurücksenden kann. Beispielsweise können unregelmäßige Proteine zu Rückkopplungssignalen führen, die ihre Zerstörung anordnen.
Krankheitszustände können durch störende Proteinhomöostase entstehen. Beispielsweise kann die Alzheimer-Krankheit Probleme mit Rückkopplungsmechanismen mit sich bringen, die zur Überproduktion bestimmter Proteine führen können, die nicht richtig gefaltet sind. Andere Erkrankungen wie Mukoviszidose können zugrunde liegende Faktoren haben, die dazu führen, dass bestimmte Proteine, die für ein gesundes Funktionieren erforderlich sind, nicht hergestellt werden können. Verschiedene Aspekte des Alterungsprozesses können die fortschreitende Störung der Rückkopplungsnetzwerke beinhalten, die normalerweise auch zur Aufrechterhaltung der Homöostase beitragen.