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 Forscher finden neue Ansätze gegen Wirkstoffresistenzen in der Tumortherapie
15.12.2017 | Universität Leipzig

nachricht Moos verdoppelte mehrmals sein Genom
15.12.2017 | Philipps-Universität Marburg

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: Immunsystem - Blutplättchen können mehr als bislang bekannt

LMU-Mediziner zeigen eine wichtige Funktion von Blutplättchen auf: Sie bewegen sich aktiv und interagieren mit Erregern.

Die aktive Rolle von Blutplättchen bei der Immunabwehr wurde bislang unterschätzt: Sie übernehmen mehr Funktionen als bekannt war. Das zeigt eine Studie von...

Im Focus: First-of-its-kind chemical oscillator offers new level of molecular control

DNA molecules that follow specific instructions could offer more precise molecular control of synthetic chemical systems, a discovery that opens the door for engineers to create molecular machines with new and complex behaviors.

Researchers have created chemical amplifiers and a chemical oscillator using a systematic method that has the potential to embed sophisticated circuit...

Im Focus: Nanostrukturen steuern Wärmetransport: Bayreuther Forscher entdecken Verfahren zur Wärmeregulierung

Der Forschergruppe von Prof. Dr. Markus Retsch an der Universität Bayreuth ist es erstmals gelungen, die von der Temperatur abhängige Wärmeleitfähigkeit mit Hilfe von polymeren Materialien präzise zu steuern. In der Zeitschrift Science Advances werden diese fortschrittlichen, zunächst für Laboruntersuchungen hergestellten Funktionsmaterialien beschrieben. Die hiermit gewonnenen Erkenntnisse sind von großer Relevanz für die Entwicklung neuer Konzepte zur Wärmedämmung.

Von Schmetterlingsflügeln zu neuen Funktionsmaterialien

Im Focus: Lange Speicherung photonischer Quantenbits für globale Teleportation

Wissenschaftler am Max-Planck-Institut für Quantenoptik erreichen mit neuer Speichertechnik für photonische Quantenbits Kohärenzzeiten, welche die weltweite...

Im Focus: Long-lived storage of a photonic qubit for worldwide teleportation

MPQ scientists achieve long storage times for photonic quantum bits which break the lower bound for direct teleportation in a global quantum network.

Concerning the development of quantum memories for the realization of global quantum networks, scientists of the Quantum Dynamics Division led by Professor...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Call for Contributions: Tagung „Lehren und Lernen mit digitalen Medien“

15.12.2017 | Veranstaltungen

Die Stadt der Zukunft nachhaltig(er) gestalten: inter 3 stellt Projekte auf Konferenz vor

15.12.2017 | Veranstaltungen

Mit allen Sinnen! - Sensoren im Automobil

14.12.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Weltrekord: Jülicher Forscher simulieren Quantencomputer mit 46 Qubits

15.12.2017 | Informationstechnologie

Wackelpudding mit Gedächtnis – Verlaufsvorhersage für handelsübliche Lacke

15.12.2017 | Verfahrenstechnologie

Forscher vereinfachen Installation und Programmierung von Robotersystemen

15.12.2017 | Energie und Elektrotechnik