Isoprenylierung

Isoprenylierung bzw. Prenylierung ist ein biochemischer Prozess, bei dem an Proteine Isopren-Einheiten gebunden werden. Die Isoprenylierung ist eine posttranslationalen Modifikationen.^[1]

Durch die Isoprenylierung erhalten Proteinen einen sogenannten Lipidanker, über den sie in Membranen verankert werden können. Es findet eine Bindung von Isopren-Derivaten statt. Der C5-Körper wird zu verschieden langen hydrophoben Ketten polymerisiert. Diese Farnesylreste (C15) oder Geranylgeranylreste (C20) werden durch eine Thioetherbindung an carboxyterminale Cysteinreste gekoppelt.^[2]

Proteine, die isoprenyliert werden, besitzen häufig eine Signalsequenz am C-Terminus. Die Sequenz laut CaaX, wobei a eine beliebige aliphatische Aminosäure und X Methionin, Serin, Alanin, Cystein oder Glutamin sein kann. Die Sequenz wird auch als CaaX-Box bezeichnet.

Isoprenylierungen verankern Proteine in Membranen und steuern damit ihre Lokalisation. Bekannte Beispiele für solche Proteine sind die kleinen G-Proteine wie Rab oder Ras. Rab-GTPasen tragen am C-Terminus ein oder zwei Geranylgeranylreste und sind vor allem an der Regulation des vesikulären Transports beteiligt. Über den Lipidanker wechseln sie in einem Zyklus zwischen einer membrangebundenen und im Zytosol freien Form.

Ras-GTPasen leiten als Teil einer intrazellulären Signaltransduktionskette Wachstumssignale von Rezeptortyrosinkinasen über weitere Proteinkinasen an Transkriptionsfaktoren weiter. Als medizinisch besonders interessant hat sich die Farnesylierung dieses Onkogen-Produkts herausgestellt. Es kann nur in seiner farnesylierten membranständigen Form Wachstumssignale an die Zelle vermitteln.

Es existieren mutierte Formen von Ras, die unabhängig vom Vorhandensein eines Wachstumsfaktors eine beständige Aktivität aufweisen und dadurch der Zelle Wachstumssignale vortäuschen. Schätzungsweise geht man davon aus, dass Ras an ca. 30% aller Tumoren beteiligt ist. Mit Inhibitoren der Farnesyltransferase kann die Farnesylierung unterbunden werden, weshalb sie bei vielen Tumorerkrankungen therapeutisch erprobt werden. Die entsprechenden Präparate befinden sich momentan in klinischer Prüfung (2014).^[2]