Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Alte Zellen ticken anders

20.02.2009
Molekulare Kontrolle des Proteinabbaus in alten Zellen aufgedeckt - Veröffentlichung in The EMBO Journal

Die Verklumpung und Ablagerung von Proteinen in Nervenzellen ist ein häufiges Merkmal von altersbedingten neurodegenerativen Erkrankungen wie beispielsweise der Alzheimer Erkrankung.

Für das Überleben der Zellen ist es daher wichtig, dass überschüssige Proteine kontrolliert abgebaut werden. Wissenschaftler der Johannes Gutenberg-Universität Mainz haben nun herausgefunden, wie genau der Proteinabbau während des Alterungsprozesses durch bestimmte Kontrollproteine gesteuert wird.

Jedes Protein in unseren Zellen hat eine bestimmte Lebenszeit. Nach Ablauf dieser Zeitspanne beziehungsweise auch schon davor, etwa infolge einer Schädigung durch äußere Faktoren wie zum Beispiel durch oxidativen Stress, wird es durch spezielle proteinabbauende Prozesse spezifisch entsorgt. Die Last an Proteinen, die entsorgt werden müssen, kann ansteigen, so etwa bei dauerhaft erhöhtem oxidativem Stress wie er für den Alternsprozess und für neurodegenerative Erkrankungen angenommen wird. Beschädigte Proteine, die nicht über die zelleigene "Protein-Kläranalage" unschädlich gemacht werden, neigen zur Aggregation und Ablagerung und können das Überleben der Zelle bedrohen. Nervenzellen sind besonders anfällig gegenüber solchen Proteinablagerungen und die Verklumpung von Proteinen in Nervenzellen ist ein charakteristisches pathologisches Merkmal einer ganzen Reihe von altersassoziierten neurodegenerativen Erkrankungen des Menschen, wie etwa der Alzheimer oder der Parkinson Krankheit. Die akkurate Protein-Qualitätskontrolle ist also überlebenswichtig für alle Zellen.

Eine Änderung der Aktivität genau dieser Qualitätskontrolle während des Alternsprozesses von Zellen wurde zwar schon länger vermutet, erst jetzt aber glückte der Arbeitsgruppe um Univ.-Prof. Dr. Christian Behl am Lehrstuhl für Pathobiochemie der Universitätsmedizin ein entscheidender molekularer Nachweis. Es gelang nämlich genau diejenigen Proteine zu identifizieren, die die beiden möglichen Wege des Proteinabbaus in der Zelle, über das Proteasom oder über das Lysosom, molekular steuern. Die Wissenschaftler konnten dabei aufzeigen, wie sich die Funktion dieser Kontrollproteine während des Alterns einer Zelle ändert. Diese neuen Forschungsergebnisse, die vor allem von Diplom-Biologe Martin Gamerdinger im Rahmen seiner Promotion erarbeitet wurden, sind für das Verständnis der Pathogenese altersassoziierter neurodegenerativer Erkrankungen von größter Bedeutung und wurden in der Fachzeitschrift The EMBO Journal am 19. Februar prominent veröffentlicht. "Wir können die genauen Ursachen altersassoziierter neurodegenerativer Erkrankungen wie der Alzheimer Krankheit nur dann wirklich aufdecken und versuchen, kausale Therapien zu entwickeln, wenn wir die molekularen Veränderungen innerhalb alternder Zellen mit beachten. Alzheimer ist eine klassische Alterskrankheit, entsteht und schreitet fort in alten Nervenzellen", unterstreicht Christian Behl die Bedeutung der Befunde.

In der Forschungsarbeit, an der als Kooperationspartner Univ.-Prof. Dr. Uwe Wolfrum vom Institut für Zoologie der Johannes Gutenberg-Universität Mainz sowie Prof. Dr. Ulrich Hartl vom Max-Planck-Institut für Biochemie in Martinsried beteiligt waren, wurde eine spezifische Rolle der Proteine BAG1 und BAG3 beim Proteinabbau während des Alternsprozesses untersucht. Es konnte gezeigt werden, dass BAG1 und BAG3 den proteasomalen, respektive den lysosomalen Proteinabbau regulieren. "Interessanterweise kommt es während der zellulären Alterung zu einem Umschalten von BAG1 auf BAG3 und einer damit einhergehenden stärkeren Aktivierung des lysosomalen Proteinabbauweges, dem sogenannten Makroautophagieweg", erklärt Erst-Autor Martin Gamerdinger. Zunächst erarbeitet an humanen Fibroblasten, gelang in einem zweiten Schritt die Übertragung auf Nervenzellen. Auch im Gehirn von alten Nagern scheint der BAG3-vermittelte, wesentlich potentere Makroautophagieweg zu überwiegen, eine Art Kompensation einer im Alter erhöhten Last an geschädigten Proteinen, wie die Forscher vermuten. Eine Störung dieses molekularen Umschaltens im Alter könnte eine Ursache sein für das Versagen der zellulären "Protein-Kläranlage" und damit zu einer gesteigerten Ablagerung von Proteinen in Nervenzellen führen, wie sie bei neurodegenerativen Erkrankungen des Menschen gesehen werden. Dies soll in weiterführenden Untersuchungen an entsprechenden Krankheitsmodellen nun detailiert untersucht werden.

Originalveröffentlichung:
Protein quality control during aging involves recruitment of the macroautophagy pathway by BAG3
Martin Gamerdinger, Parvana Hajieva, A. Murat Kaya, Uwe Wolfrum, F. Ulrich Hartl & Christian Behl

The EMBO Journal, online publiziert 19. Februar 2009; doi:10.1038/emboj.2009.29

Kontakt und Informationen:
Univ.-Prof. Dr. Christian Behl
Institut für Physiologische Chemie und Pathobiochemie
Universitätsmedizin der Johannes Gutenberg-Universität Mainz
Tel. +49 6131 39-25890
Fax +49 6131 39-25792
E-Mail: cbehl@uni-mainz.de

Petra Giegerich | idw
Weitere Informationen:
http://www.nature.com/emboj/index.html
http://www.uni-mainz.de/FB/Medizin/PhysiolChemie/patho/patho_startseite.htm
http://www.nature.com/emboj/journal/vaop/ncurrent/abs/emboj200929a.html

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht CO2-neutraler Wasserstoff aus Biomasse
22.06.2017 | Technische Universität Wien

nachricht Schalter umlegen, Tumorentwicklung stoppen
22.06.2017 | Albert-Ludwigs-Universität Freiburg im Breisgau

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: Klima-Satellit: Mit robuster Lasertechnik Methan auf der Spur

Hitzewellen in der Arktis, längere Vegetationsperioden in Europa, schwere Überschwemmungen in Westafrika – mit Hilfe des deutsch-französischen Satelliten MERLIN wollen Wissenschaftler ab 2021 die Emissionen des Treibhausgases Methan auf der Erde erforschen. Möglich macht das ein neues robustes Lasersystem des Fraunhofer-Instituts für Lasertechnologie ILT in Aachen, das eine bisher unerreichte Messgenauigkeit erzielt.

Methan entsteht unter anderem bei Fäulnisprozessen. Es ist 25-mal wirksamer als das klimaschädliche Kohlendioxid, kommt in der Erdatmosphäre aber lange nicht...

Im Focus: Climate satellite: Tracking methane with robust laser technology

Heatwaves in the Arctic, longer periods of vegetation in Europe, severe floods in West Africa – starting in 2021, scientists want to explore the emissions of the greenhouse gas methane with the German-French satellite MERLIN. This is made possible by a new robust laser system of the Fraunhofer Institute for Laser Technology ILT in Aachen, which achieves unprecedented measurement accuracy.

Methane is primarily the result of the decomposition of organic matter. The gas has a 25 times greater warming potential than carbon dioxide, but is not as...

Im Focus: How protons move through a fuel cell

Hydrogen is regarded as the energy source of the future: It is produced with solar power and can be used to generate heat and electricity in fuel cells. Empa researchers have now succeeded in decoding the movement of hydrogen ions in crystals – a key step towards more efficient energy conversion in the hydrogen industry of tomorrow.

As charge carriers, electrons and ions play the leading role in electrochemical energy storage devices and converters such as batteries and fuel cells. Proton...

Im Focus: Die Schweiz in Pole-Position in der neuen ESA-Mission

Die Europäische Weltraumagentur ESA gab heute grünes Licht für die industrielle Produktion von PLATO, der grössten europäischen wissenschaftlichen Mission zu Exoplaneten. Partner dieser Mission sind die Universitäten Bern und Genf.

Die Europäische Weltraumagentur ESA lanciert heute PLATO (PLAnetary Transits and Oscillation of stars), die grösste europäische wissenschaftliche Mission zur...

Im Focus: Forscher entschlüsseln erstmals intaktes Virus atomgenau mit Röntgenlaser

Bahnbrechende Untersuchungsmethode beschleunigt Proteinanalyse um ein Vielfaches

Ein internationales Forscherteam hat erstmals mit einem Röntgenlaser die atomgenaue Struktur eines intakten Viruspartikels entschlüsselt. Die verwendete...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

„Fit für die Industrie 4.0“ – Tagung von Hochschule Darmstadt und Schader-Stiftung am 27. Juni

22.06.2017 | Veranstaltungen

Forschung zu Stressbewältigung wird diskutiert

21.06.2017 | Veranstaltungen

Die Zukunft der Informationstechnologie - Internationale Konferenz erstmals in Aachen

21.06.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Klima-Satellit: Mit robuster Lasertechnik Methan auf der Spur

22.06.2017 | Geowissenschaften

Wie Protonen durch eine Brennstoffzelle wandern

22.06.2017 | Energie und Elektrotechnik

Tröpfchen für Tröpfchen

22.06.2017 | Biowissenschaften Chemie