Ins Weltall um Parkinson zu verstehen
November 2018 • Von Sara Carney
Auf einen Blick
- Eine Mutation im LRRK2-Gen scheint mit der Parkinson-Krankheit in Zusammenhang zu stehen und ist daher ein zentrales Ziel für die Wirkstoffentwicklung. Sein Genprodukt, das LRRK2-Protein, ist jedoch schwer zu untersuchen.
- Um die Struktur von LRRK2 zu bestimmen, benötigen Forscher LRRK2-Proteinkristalle, die groß und von hoher Qualität sind.
- In der Schwerelosigkeit gewachsene Kristalle sind oft größer und besser geordnet als auf der Erde gewachsene Kristalle.
- Die Michael J. Fox Foundation startete ihre jüngste Untersuchung, um LRRK2 an Bord des ISS National Lab für Northrop Grumman CRS-10 zu kristallisieren.
Nach mehr als einem Jahrzehnt der Forschung scheint eine Mutation in einem Gen, das als LRRK2 ( Serin/Threoninkinase LRRK2 (genauer: Leucinreicher-Repeat-Serin/Threoninkinase 2, oder Leucine-Rich Repeat Kinase 2) bekannt ist, bei einigen Patienten mit der Parkinson-Krankheit in Zusammenhang zu stehen . Trotz der Erkenntnis, dass dieses Gen in einigen Fällen der Krankheit eine Rolle spielen kann, ist es den Forschern jedoch nicht gelungen, das volle Potenzial dieser genetischen Forschung auszuschöpfen, da das Genprodukt LRRK2 nur schwer untersucht werden kann.
Welche Rolle spielt LRRK2 bei Parkinson?
Die Rolle von LRRK2 bei der Entwicklung von Parkinson ist gut etabliert. Mutationen im LRRK2-Gen gehen mit einem Anstieg des LRRK2-Proteins einher, das wiederum andere Proteine modifiziert. Letztendlich kann die durch die genetische Mutation hervorgerufene Kette von Ereignissen dazu führen, dass Neuronen degenerieren und sich Parkinson-Symptome entwickeln.
Die Michael J. Fox Foundation , die sich der Suche nach verbesserten Therapien und letztendlich einer Heilung der Parkinson-Krankheit verschrieben hat, hat sich mit dem National Lab der Internationalen Raumstation ISS zusammengetan, um die Struktur des LRRK2-Proteins durch Kristallisation in der Schwerelosigkeit zu untersuchen. Bei einigen Proteinen führt die Kristallisation im Weltraum zu größeren Kristallen von höherer Qualität als auf der Erde.
Bei der Untersuchung der Struktur von LRRK2 ging die Michael J. Fox Foundation mit dem ISS National Lab zusammen.
„Therapien, die auf LRRK2 abzielen, schreiten bereits voran, obwohl wir deren atomare Struktur nicht kennen“, sagte Marco Baptista, Direktor der Forschungsprogramme der Michael J. Fox Foundation. „Wir können jedoch noch keine strukturbasierte Wirkstoffsuche durchführen, die die Einsicht in die Bindetasche des Medikaments voll ausnutzt. Um ein genaues Bild der Struktur zu erhalten, benötigen die Forscher große LRRK2-Proteinkristalle mit wenigen Defekten. Auf der Erde gezüchtete LRRK2-Kristalle leiden jedoch an Einschränkungen in diesen Bereichen. “
Proteinkristalle, die an Bord des ISS National Lab gezüchtet werden, wachsen nicht wie auf der Erde – mit weniger Schwerkraft können Kristalle größer und in einem einheitlicheren und geordneteren Muster werden. Sobald die großen, gut geordneten Kristalle zur Erde zurückkehren, sind sie mit hochauflösenden Bildgebungstechniken leichter zu beobachten. Somit könnte die Kristallisation von LRRK2 auf der ISS zu einer verbesserten Strukturbestimmung von LRRK2 führen und das strukturbasierte Wirkstoffdesign vorantreiben.
Die erste Untersuchung der Michael J. Fox Foundation zur Kristallisierung von LRRK2 im ISS National Lab startete mit kommerziellen Raumlieferungsdiensten (CRS) -12 von SpaceX . Obwohl die resultierenden Kristalle von hoher Qualität waren, waren sie nicht groß genug, um die Strukturbestimmung von LRRK2 zu verbessern.
Vor kurzem hat die Michael J. Fox Foundation eine zweite Untersuchung an das ISS National Lab geschickt, um LRRK2 zu kristallisieren. Diese Untersuchung wurde mit Northrop Grumman CRS-10 gestartet und verwendet eine andere Art von Hardware, um ein größeres Kristallwachstum zu ermöglichen. Diesmal kann das Team, zu dem auch Forscher von Merck & Co. und der Goethe-Universität Frankfurt gehören, die Kristalle im Orbit beobachten und gegebenenfalls Anpassungen vornehmen, um das Kristallwachstum zu verbessern.
Die LRRK2-Kristalle aus dieser jüngsten Untersuchung werden mit SpaceX CRS-16, das derzeit im Dezember starten und im Januar wiederkommen soll, auf die Erde zurückkehren. Sobald die Kristalle wieder auf dem Boden sind, werden sie abgebildet und untersucht. Die Ergebnisse dieser und anderer im Weltraum gezüchteter Kristalle könnten Forschern helfen, neues Wissen im Kampf gegen Parkinson und andere Krankheiten zu gewinnen.
Was sind Symptome der Parkinson-Krankheit?
Interessanterweise könnten die Erkenntnisse aus diesen und verwandten Studien auch für diejenigen hilfreich sein, die an der Parkinson-Krankheit leiden, jedoch keine LRRK2-Mutation haben. Selbst wenn Mutationen in anderen Genen fehlerhaft sind, sind viele Symptome der Parkinson-Krankheit die gleichen. Daher könnten Behandlungen, die mit den Erkenntnissen der LRRK2-Studie entwickelt wurden, für die eine Million Menschen in den USA und 6 Millionen weltweit, die derzeit an der Parkinson-Krankheit leiden, allgemein wirksam sein.
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