Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Abgeschnürt - wie die Zelle Nährstoffe aufnimmt

20.09.2011
Dr. Katja Fälber und Prof. Oliver Daumke, Strukturbiologen am Max-Delbrück-Centrum für Molekulare Medizin (MDC) Berlin-Buch haben gemeinsam mit Forschern der Freien Universität (FU) Berlin die molekulare Struktur von Dynamin, einem Drahtzieher der Aufnahme von Nährstoffen in die Zelle entschlüsselt.

Da sich auf diese Weise auch Krankheitserreger, wie zum Beispiel AIDS-Viren, ihren Weg in die Körperzellen bahnen, eröffnet das Verständnis des molekularen Mechanismus neue mögliche Ansatzpunkte für medizinische Anwendungen (Nature, DOI: 10.1038/nature10369)*.

Viele Nährstoffe gelangen aus dem Blut über Kanäle in der Zellmembran in die Körperzellen. Doch nicht für alle Nährstoffe gibt es passende Kanäle. So wird beispielsweise Eisen ausserhalb der Zelle an ein großes Transportmolekül gebunden und auf einem anderen Weg, der Endozytose, in die Zelle importiert. Dabei lagern sich die beladenen Transportmoleküle an die Zellmembran, diese stülpt sich nach innen und die Eisenmoleküle werden samt ihren Transportern in einem kleinen Membranbläschen (Vesikel) in die Zelle aufgenommen und dort freigesetzt.

Ein wichtiger Drahtzieher der Endozytose ist das Eiweißmolekül Dynamin. Und das im wahrsten Sinne des Wortes: Entsteht ein Vesikel, lagern sich Dynamin-Moleküle aneinander und bilden um den Hals des Vesikels eine Spirale. Dynamin funktioniert wie ein kleiner Motor: Es verbraucht den zelleigenen Kraftstoff GTP und nutzt die Energie, um die Spirale zusammen zu ziehen. Das schnürt den Hals des Vesikels ab, so dass es sich von der Zellmembran löst.

Die molekularen Details dieses Zugmechanismus um den Vesikelhals waren bislang ungeklärt. Die Strukturbiologen Prof. Daumke und Dr. Fälber vom MDC sowie der Endozytose-Forscher Prof. Volker Haucke und der Bioinformatiker Dr. Frank Noé von der FU Berlin liefern mit ihrer aktuellen Studie jetzt eine wichtige Grundlage, um diesen Vorgang besser zu verstehen. Es gelang ihnen erstmalig mit Hilfe der Röntgenstrukturanalyse, ein Strukturmodell von Dynamin zu entwickeln. Für diese Untersuchung war es nötig, Proteinkristalle von Dynamin herzustellen. Dazu haben sich die Forscher die Erkenntnisse ihrer vorherigen Studie zu einem mit Dynamin verwandten Protein zu Nutze gemacht. Aus dem Röntgen-Streubild dieser Kristalle konnten die Forscher dann ein detailliertes Bild von Dynamin ableiten. „Jetzt, da wir eine Idee davon haben, wie das Dynamin-Molekül aufgebaut ist, können wir erstmals auf atomarer Ebene verstehen, wie der molekulare Motor Dynamin läuft“, erläutert Prof. Daumke.

Neben der Aufnahme von Nährstoffen ist die Endozytose auch bei der Weiterleitung von Signalen zwischen benachbarten Nervenzellen sowie für das Immunsystem essentiell. Auf diese Weise verleiben sich zum Beispiel Fresszellen Krankheitserreger ein und machen sie unschädlich. Prof. Daumke: „Aber auch Krankheitserreger wie HIV und Influenza Viren machen sich die Endozytose zunutze, um in unsere Körperzellen zu gelangen und sich dort auszubreiten. Daher ist es wichtig, den molekularen Zugmechanismus von Dynamin während der Endozytose noch besser zu verstehen. Dann können wir mögliche Ansatzpunkte für medizinische Anwendungen finden – gerade auch für Patienten mit Muskel- und Nervenerkrankungen, die im Zusammenhang mit Mutationen im Dynamin-Gen stehen.“ In künftigen Forschungsprojekten, die von der Deutschen Forschungsgemeinschaft im Rahmen von Sonderforschungsbereichen (SFB740 und SFB958) gefördert werden, wollen die MDC-Forscher Dynamin daher noch genauer unter die Lupe nehmen. Sie möchten herausfinden, welche Strukturveränderungen Dynamin vollzieht, wenn der Zellkraftstoff GTP an das Protein bindet und der Zugmechanismus am Vesikelhals in Gang gesetzt wird.

*Crystal structure of nucleotide-free dynamin
Katja Faelber1, York Posor2#, Song Gao1,2#, Martin Held3#, Yvette Roske1#, Dennis Schulze1, Volker Haucke2, Frank Noé3 & Oliver Daumke1,4
1Crystallography, Max-Delbrück-Centrum for Molecular Medicine, Robert-Rössle-Straße 10, 13125 Berlin, Germany.
2Institute for Chemistry and Biochemistry, Freie Universität Berlin, Takustraße 6, 14195 Berlin, Germany.
3Institute for Mathematics, Freie Universität Berlin, Arnimallee 6, 14195 Berlin, Germany.
4Institute for Medical Physics and Biophysics, Charité, Ziegelstraße 5-9, 10117 Berlin, Germany.

#These authors contributed equally to this work.

Barbara Bachtler
Pressestelle
Max-Delbrück-Centrum für Molekulare Medizin (MDC) Berlin-Buch
in der Helmholtz-Gemeinschaft
Robert-Rössle-Straße 10
13125 Berlin
Tel.: +49 (0) 30 94 06 - 38 96
Fax: +49 (0) 30 94 06 - 38 33
e-mail: presse@mdc-berlin.de

Barbara Bachtler | Max-Delbrück-Centrum
Weitere Informationen:
http://www.mdc-berlin.de/

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Neue Materialchemie für Hochleistungsbatterien
19.09.2017 | Technische Universität Berlin

nachricht Zentraler Schalter der Immunabwehr gefunden
19.09.2017 | Medizinische Hochschule Hannover

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Biowissenschaften Chemie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Wundermaterial Graphen: Gewölbt wie das Polster eines Chesterfield-Sofas

Graphen besitzt extreme Eigenschaften und ist vielseitig verwendbar. Mit einem Trick lassen sich sogar die Spins im Graphen kontrollieren. Dies gelang einem HZB-Team schon vor einiger Zeit: Die Physiker haben dafür eine Lage Graphen auf einem Nickelsubstrat aufgebracht und Goldatome dazwischen eingeschleust. Im Fachblatt 2D Materials zeigen sie nun, warum dies sich derartig stark auf die Spins auswirkt. Graphen kommt so auch als Material für künftige Informationstechnologien infrage, die auf der Verarbeitung von Spins als Informationseinheiten basieren.

Graphen ist wohl die exotischste Form von Kohlenstoff: Alle Atome sind untereinander nur in der Ebene verbunden und bilden ein Netz mit sechseckigen Maschen,...

Im Focus: Hochautomatisiertes Fahren bei Schnee und Regen: Robuste Warnehmung dank intelligentem Sensormix

Schlechte Sichtverhältnisse bei Regen oder Schnellfall sind für Menschen und hochautomatisierte Fahrzeuge eine große Herausforderung. Im europäischen Projekt RobustSENSE haben die Forscher von Fraunhofer FOKUS mit 14 Partnern, darunter die Daimler AG und die Robert Bosch GmbH, in den vergangenen zwei Jahren eine Softwareplattform entwickelt, auf der verschiedene Sensordaten von Kamera, Laser, Radar und weitere Informationen wie Wetterdaten kombiniert werden. Ziel ist, eine robuste und zuverlässige Wahrnehmung der Straßensituation unabhängig von der Komplexität und der Sichtverhältnisse zu gewährleisten. Nach der virtuellen Erprobung des Systems erfolgt nun der Praxistest, unter anderem auf dem Berliner Testfeld für hochautomatisiertes Fahren.

Starker Schneefall, ein Ball rollt auf die Fahrbahn: Selbst ein Mensch kann mitunter nicht schnell genug erkennen, ob dies ein gefährlicher Gegenstand oder...

Im Focus: Ultrakurze Momentaufnahmen der Dynamik von Elektronen in Festkörpern

Mit Hilfe ultrakurzer Laser- und Röntgenblitze haben Wissenschaftler am Max-Planck-Institut für Quantenoptik (Garching bei München) Schnappschüsse der bislang kürzesten Bewegung von Elektronen in Festkörpern gemacht. Die Bewegung hielt 750 Attosekunden lang an, bevor sie abklang. Damit stellten die Wissenschaftler einen neuen Rekord auf, ultrakurze Prozesse innerhalb von Festkörpern aufzuzeichnen.

Wenn Röntgenstrahlen auf Festkörpermaterialien oder große Moleküle treffen, wird ein Elektron von seinem angestammten Platz in der Nähe des Atomkerns...

Im Focus: Ultrafast snapshots of relaxing electrons in solids

Using ultrafast flashes of laser and x-ray radiation, scientists at the Max Planck Institute of Quantum Optics (Garching, Germany) took snapshots of the briefest electron motion inside a solid material to date. The electron motion lasted only 750 billionths of the billionth of a second before it fainted, setting a new record of human capability to capture ultrafast processes inside solids!

When x-rays shine onto solid materials or large molecules, an electron is pushed away from its original place near the nucleus of the atom, leaving a hole...

Im Focus: Quantensensoren entschlüsseln magnetische Ordnung in neuartigem Halbleitermaterial

Physiker konnte erstmals eine spiralförmige magnetische Ordnung in einem multiferroischen Material abbilden. Diese gelten als vielversprechende Kandidaten für zukünftige Datenspeicher. Der Nachweis gelang den Forschern mit selbst entwickelten Quantensensoren, die elektromagnetische Felder im Nanometerbereich analysieren können und an der Universität Basel entwickelt wurden. Die Ergebnisse von Wissenschaftlern des Departements Physik und des Swiss Nanoscience Institute der Universität Basel sowie der Universität Montpellier und Forschern der Universität Paris-Saclay wurden in der Zeitschrift «Nature» veröffentlicht.

Multiferroika sind Materialien, die gleichzeitig auf elektrische wie auch auf magnetische Felder reagieren. Die beiden Eigenschaften kommen für gewöhnlich...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Biowissenschaftler tauschen neue Erkenntnisse über molekulare Gen-Schalter aus

19.09.2017 | Veranstaltungen

Zwei Grad wärmer – und dann?

19.09.2017 | Veranstaltungen

10. Cottbuser Medienrechtstage zu »Fake News, Hate Speech und Whistleblowing«

18.09.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Mit dem Umzug ins Baufritz-Haus kehrte die Gesundheit zurück

19.09.2017 | Unternehmensmeldung

Parasitenflirt: Molekulare Kamera zeigt Paarungszustand von Bilharziose-Erregern in 3D

19.09.2017 | Biowissenschaften Chemie

Biowissenschaftler tauschen neue Erkenntnisse über molekulare Gen-Schalter aus

19.09.2017 | Veranstaltungsnachrichten