Ein internationales Forschungsteam unter der Federführung des Zentrums für Molekulare Biologie der Universität Heidelberg hat nachgewiesen, dass der Proteinkomplex NAC bereits in der frühesten Phase der Proteinsynthese eine essenzielle Aufgabe übernimmt. Er bindet direkt an die vom Ribosom gebildeten Aminosäureketten und leitet deren korrekte Faltung in die notwendige dreidimensionale Struktur ein. Diese Entdeckung liefert nicht nur grundlegende neue Erkenntnisse über die Herstellung menschlicher Proteine, sondern bietet auch wertvolle Einblicke in zelluläre Strategien zur Vermeidung von Fehlfaltungen, die als Ursache für schwere Krankheiten gelten.
Der NAC-Komplex als Wächter der Proteinfaltung
Der in allen Eukaryoten vorkommende Proteinkomplex NAC – kurz für Nascent Polypeptide-Associated Complex – übernimmt auch in menschlichen Zellen überlebenswichtige Aufgaben während der Proteinsynthese, indem er an das Ribosom bindet und dort die Herstellung von Proteinen koordiniert. Laut dem Molekularbiologen Prof. Dr. Bernd Bukau war bislang jedoch unklar, inwiefern der Komplex direkt die Proteinfaltung beeinflusst, bei der lineare Aminosäureketten ihre spezifische und für die Funktion essenzielle dreidimensionale Struktur annehmen. Da Fehler in diesem Prozess mit schweren neurodegenerativen Erkrankungen wie Alzheimer, Parkinson oder Chorea Huntington in Verbindung gebracht werden, ist das Verständnis dieser koordinierenden Rolle von zentraler Bedeutung.
Das Forschungsteam hat nachgewiesen, dass der Proteinkomplex NAC bereits in den frühesten Stadien der Proteinfaltung interveniert, sobald die im Ribosom gebildeten Aminosäureketten den ribosomalen Tunnel verlassen. Die Untersuchungen zeigten, dass NAC an einen Großteil aller naszierenden Proteine einer menschlichen Zelle bindet – und zwar noch während deren laufender Synthese. Mithilfe biophysikalischer Einzelmolekül-Analysen konnte belegt werden, dass dieser Mechanismus die korrekte Faltung der Proteine sicherstellt. „Gleichzeitig verhindert NAC damit, dass unvollständige Zwischenprodukte zu Fehlfaltungen führen“, erläutert Prof. Bukau die Bedeutung dieser Schutzfunktion.
Die dynamische Schaltzentrale der Proteinfaltung
Mithilfe von Kryo-Elektronenmikroskopie konnte das internationale Forschungsteam entschlüsseln, wie der NAC-Komplex präzise an entstehende Aminosäureketten bindet. Der Komplex verfügt über eine spezifische, dem ribosomalen Tunnel zugewandte Bindestelle, deren essenzielle Bedeutung durch eine künstlich erzeugte Variante ohne diese Funktion belegt wurde – diese konnte die Proteinfaltung nicht mehr unterstützen. Die Untersuchungen zeigten zudem, dass NAC dynamisch auf die Beschaffenheit der naszierenden Proteine reagiert und seine Position am Tunnelausgang des Ribosoms bedarfsgerecht anpasst. „In der Forschung ist schon lange bekannt, dass der NAC-Komplex auf vielfältige Art und Weise in die verschiedenen Prozesse der Proteinsynthese eingreift und dabei als molekulare Schaltzentrale eine ganz bedeutende Rolle spielt. Mit unseren Ergebnissen können wir dem noch unvollständigen Bild ein weiteres Puzzleteil hinzufügen“, fasst Dr. Günter Kramer die Tragweite der Entdeckung zusammen.
Quelle
Universität Heidelberg (03/2026)
Publikation
J. Santos, M. Günnigmann, R. J. Gora, M. Iljina, M. Predin, I. E. Kotan, P. De, D. Choudhary, J. Jang, F. Tippmann, C. Hins, N. Ban, S. J. Tans, S. Shan, G. Kramer, and B. Bukau: NAC promotes co-translational protein folding at the ribosomal tunnel exit. Molecular Cell (23 March 2026), https://doi.org/10.1016/j.molcel.2026.02.022