Insulin And More vereint Diabetes und Strukturbiologie

Insulin and more ist ein Blog für Menschen mit Diabetes, Menschen, die wie ich von Proteinstrukturen fasziniert sind und alle Interessierte! Mit dem Aufbau von Insulin and more erfülle ich mir einen Traum, den ich schon seit Längerem hege. Hier erkläre ich euch, wie ich Diabetes und Strukturbiologie vereinen will und warum mich Strukturbiologie so fesselt.

Logo von Insulin and more

 

Diabetes kennen wahrscheinlich die meisten von euch, leben sogar selbst damit oder haben es zumindest schon einmal gehört. Aber …

 

 

Was genau ist Strukturbiologie?

werden sich einige von euch fragen.

Strukturbiologie ist ein Fachbereich der Biochemie, in dem ich meine Doktorarbeit geschrieben habe. Strukturbiolog:innen versuchen den Aufbau von Molekülen, zum Beispiel Proteinen, herauszufinden. Sie wollen also bestimmen, wie die einzelnen Atome im dreidimensionalen Raum in einem Molekül angeordnet sind.

In meiner Doktorarbeit konnte ich mit einer Methode namens Röntgenstrukturkristallographie die Struktur der Schlafen Protein Familie lösen. Wie der Name der Methode erahnen lässt, gewann ich zuerst Kristalle der Schlafen Proteine. Diese bestrahlte ich mit hochenergetischen Röntgenstrahlen, konnte mit Hilfe von leistungsstarken Computern die Struktur der Proteine berechnen und schließlich ein Strukturmodell erstellen. Lest hier mehr über meine Doktorarbeit über die Schlafen Protein Familie.

Neben der Röntgenstrukturkristallographie gibt es noch weitere Methoden in der Strukturbiologie. Diese sind Kernspinresonanzspektroskopie (NMR) und Cryo-elektronenmikroskopie (Cryo-EM). Drei Experten und Entwickler für Cryo-EM bekamen 2017 sogar den Nobelpreis in Chemie.

Persönlich bin ich sehr fasziniert von Proteinstrukturen. Mit ihnen ist es möglich Moleküle, die uns am Leben halten, atomgenau darzustellen und Prozesse im Körper zu entschleiern.

 

Strukturmodelle einer DNA-Doppelhelix und eines Nucleosomes
Hier ist ein schönes Beispiel wie Strukturbiologie hilft Prozesse im Körper sichtbar zu machen. Links seht ihr eine DNA-Doppelhelix und rechts ist diese um Proteine namens Histone gewickelt. Zusammen bilden sie ein Nukleosom. Nur durch das Aufwickeln der DNA ist es möglich, dass ein zwei Meter langer DNA-Strang  in einem einzelnen Zellkern Platz hat (PDB: 1aoi).

 

Wofür sind Proteinmodelle nützlich?

Mittels Strukturbiologie lassen sich Prozesse im Körper auf den Grund gehen und veranschaulichen. In der Grundlagenforschung möchten die Forschenden wichtige und noch unbekannte Proteine charakterisieren. Die Struktur verrät einiges über die Funktion von Proteinen. In der Pharmaindustrie kann mittels Strukturbiologie maßgeschneidert Wirkstoffe, welche bei bestimmten Krankheiten wichtig sind, entwickelt werden. Und in der Corona-Pandemie konnten die Forschenden anhand von Strukturmodellen des Spike Proteins ableiten, warum die Omicron Variante besser an die menschliche Zelle bindet, als die Delta Variante oder der Wildtyp. Ich habe mich gefreut, dass in der Pandemie Strukturmodelle sogar in Tageszeitungen oder Nachrichtensendungen im Fernsehen zu sehen waren. Besonders lesenswert mit vielen schönen graphischen Darstellungen finde ich diesen Artikel der Süddeutschen Zeitung.

 

Strukturmodel des Spike Proteins von SARS-CoV2
Ansicht des Spike Proteins von SARS CoV-2 (PDB: 6xlu). Oben rechts blickt ihr auf die „Receptor-Binding“ Domäne, der Teilbereich des Spike Proteins, das bei einer Infektion an die menschliche Zelle andockt. Unten erkennt ihr die Receptor Binding Domäne der Delta und Omicron Varianten. In blauer Farbe habe ich Mutationen markiert, die positiv geladen sind (https://www.uniprot.org/uniprot/P0DTC2). Diese zahlreichen zusätzlichen Ladungen der Omicon Variante könnten der Grund sein, warum Omicron besser mit der menschlichen Zelle interagiert als der 2019 ursprüngliche Virustyp.

 

Wie vereinbare ich Diabetes und Strukturbiologie in Insulin and more?

Mein Wunsch ist es in diesem Blog Diabetes und Strukturbiologie zu vereinen. Ich beginne mit Geschichten rund um das zentrale Molekül bei Diabetes: Insulin. In den ersten Blogeinträgen wird es darum gehen, wie Insulin aufgebaut ist und wie es wirkt. Weiterhin stelle ich euch die verschiedenen Insuline, die in der Diabetes-Therapie zum Einsatz kommen vor. Ich zeige euch worin sie sich unterscheiden und warum sie so unterschiedlich wirken. Neben Insulin bringe auch viele weitere Player von Diabetes mit ins Spiel. Dabei werde ich alles mit Proteinstrukturen veranschaulichen.

 

Woher bekomme ich die Proteinstrukturen und Informationen?

Alle Proteinstrukturen, die ich hier zeige, lade ich von der Protein-Datenbank PDB (https://www.rcsb.org/) herunter. Forschende der ganzen Welt laden ihre Proteinstrukturen in die PDB hoch und stellen sie der Allgemeinheit zur Verfügung. Die Datenbank ist eine Open-Source Plattform, die jeder jederzeit und kostenlos nutzen kann. Mit der 4-stelligen PDB-ID, dich ich euch stets mit angebe, könntet ihr euch die Koordinaten der Strukturen sogar selbst herunterladen.

So trägt zum Beispiel die Struktur von Schlafen 5 aus meiner Doktorarbeit die PDB-ID 7q3z. Die Moleküle, die ich bereits für die Kategoriebilder verwendet habe, sind Insulin (PDB:1trz) und der Insulinrezeptor (PDB:6pxw).

Für die Aufbereitung und Darstellung der Proteinstrukturen verwende ich die Software Pymol (https://pymol.org/2/) und alle Grafiken erstelle ich selbst mit Adobe Illustrator.

Dieser Blog ist gut recherchiert und als Quellen benutze ich nur wissenschaftliche Publikationen, die das Peer-Review Verfahren durchlaufen haben.

Strukturmodel von Insulin, Insulinrezeptor und Schlafen 5
Die Strukturen für Insulin und dem Insulinrezeptor haben die PDB Nummern 1trz und 6pxw. Die Struktur von Schlafen 5 aus meiner Doktorarbeit habe ich damals bei der PDB hochgeladen und ist unter 7q3z zu finden.

 

Für wen ist dieser Blog geeignet?

Die Inhalte dieses Blogs gehen über die normalen Schulungsinhalte einer Diabetestherapie hinaus. Deshalb ist dieser Blog für Menschen mit Diabetes, Menschen, die von Proteinstrukturen fasziniert sind und alle Interessierte geeignet!

 

Ich freue mich über Feedback jeglicher Art, Lob und konstruktive Kritik. Wenn ihr Ideen oder Anregungen habt, schreibt mir eine E-Mail an info@insulinandmore.org oder nutzt das Kontaktformular.

 

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Ich bin Lisi!

Willkommen auf meinem Blog Insulin and more – Geschichten über Insulin und mehr!

Ich bin Biochemikerin, Studienkoordinatorin und Wissenschaftskommunikatorin. In diesem Blog vereine ich zwei Herzensthemen von mir: (Typ 1) Diabetes und Strukturbiologie. So gehe ich zahlreichen Aspekten rund um die Erkrankung Diabetes wissenschaftlich geprüft auf den Grund und veranschauliche sie mit Proteinstrukturen.  Dieser Blog ist für Menschen mit Diabetes und alle Interessierte!

Viel Spaß beim Lesen!

LISI

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