Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Alzheimer-Toxine legen Kraftwerke der Zelle lahm

07.10.2016

Forscher der Universität Bonn haben einen Mechanismus entschlüsselt, der womöglich entscheidend zur Entstehung der Alzheimer-Erkrankung beiträgt. Demnach scheinen Alzheimer-Toxine den Nachschub wichtiger Proteine in die Mitochondrien von Nervenzellen zu verhindern. Diese stellen daraufhin die Energieversorgung nach und nach ein, vermuten die Wissenschaftler. Ohne Energie sind die Zellen dem Untergang geweiht. Die Studie erscheint am 1.11. in der Fachzeitschrift „Molecular Biology of the Cell“, ist aber bereits online abrufbar.

Im Gehirn von Alzheimer-Kranken finden sich zwischen den Nervenzellen charakteristische Ablagerungen, die so genannten Plaques. Diese bestehen aus Beta-Amyloiden – das sind kurze Eiweiß-Ketten. Beta-Amyloide kommen auch in Gesunden vor, werden dort aber schnell abgebaut.


Die Immun-Fluoreszenzaufnahme einer menschlichen Zelle zeigt das Netzwerk der Mitochondrien (grün). Zum Vergleich sind der Zellkern in blau und das Endoplasmatische Retikulum in rot angefärbt.

(c) AG Voos, Universität Bonn

Bei Alzheimer-Patienten häufen sie sich dagegen an. In den Plaques finden sich daher große Mengen von miteinander verknäulten Beta-Amyloiden. Lange Zeit dachte man, dass diese extrazellulären Ablagerungen die Nervenzellen schädigen und schließlich abtöten. Nach dieser Lesart sind also die Plaques für die fortschreitende Demenz verantwortlich.

Inzwischen mehren sich Stimmen, die das bezweifeln. So weiß man heute, dass auch innerhalb der Nervenzellen Beta-Amyloide vorkommen. Viele Forscher vermuten, dass sie dort ihre toxische Wirkung entfalten, indem sie bestimmte Bestandteile der Zelle schädigen. Zu dieser These passt ein weiterer Befund: In den Nervenzellen von Alzheimer-Erkrankten sind oft die Mitochondrien defekt. Mitochondrien fungieren als „Minikraftwerke“: Sie liefern die Energie, die die Zelle für ihre Aufgaben benötigt.

Isolierte Mitochondrien mit Beta-Amyloiden versetzt

„Wir haben in unserer Arbeit untersucht, ob Beta-Amyloide die Mitochondrien schädigen können“, erklärt Professor Dr. Wolfgang Voos vom Institut für Biochemie und Molekularbiologie der Universität Bonn. „Dazu haben wir unter anderem isolierte Mitochondrien mit Beta-Amyloiden versetzt und getestet, welche Prozesse dadurch gestört werden.“

Direkte Schäden an den Mitochondrien konnten die Wissenschaftler nach dieser Behandlung nicht feststellen. Die Zellkraftwerke waren völlig intakt. „Wir haben aber einen anderen Effekt gefunden“, erläutert Voos: „Die Beta-Amyloide unterbinden den Transport von Proteinen in die Mitochondrien.“

Mitochondrien benötigen für ihre komplexe Aufgabe rund 1.000 verschiedene Proteine. Gerade einmal 13 davon können sie selbst herstellen. Die restlichen werden im Cytoplasma der Zelle produziert. Die Mitochondrien nehmen sie von dort mit Hilfe spezieller Transporter-Moleküle auf ihrer Oberfläche auf. Diese Aufnahme wird von den Beta-Amyloiden gehemmt – und zwar extrem effektiv. „Ich habe im Laufe meines Forscherlebens selten eine solch starke Blockade des Proteintransports gesehen“, betont Voos.

Ständiger Verschleiß

Ähnlich wie eine komplizierte Maschine unterliegen auch Mitochondrien einem ständigen Verschleiß. Viele ihrer Bestandteile haben nur eine begrenzte Lebensdauer und müssen daher regelmäßig ersetzt werden. Ohne diesen Nachschub verarmen die Zellkraftwerke unter anderem nach und nach an den Enzymen, die sie zur Energieerzeugung brauchen.

Irgendwann bricht die Energieproduktion völlig zusammen – die Zelle stirbt. „Dieser Mechanismus kann womöglich entscheidend zu dem massenhaften Untergang von Neuronen beitragen, der für die Alzheimer-Demenz charakteristisch ist“, sagt Voos.

Allerdings ist noch unklar, ob sich die Ergebnisse aus dem Reagenzglas auf ganze Zellen oder gar Alzheimer-Kranke übertragen lassen, schränken die Forscher ein. „Wir wollen nun in einem nächsten Schritt herausfinden, ob wir die Blockade des Protein-Transports auch in den Nervenzellen von Patienten finden“, erklärt Voos.

Publikation: Giovanna Cenini, Cornelia Rüb, Michael Bruderek und Wolfgang Voos: Amyloid β-peptides interfere with mitochondrial preprotein import competence by a coaggregation process; Molecular Biology of the Cell; doi:10.1091/mbc.E16-05-0313


Kontakt:
Prof. Dr. Wolfgang Voos
Institut für Biochemie und Molekularbiologie, Universität Bonn
Telefon: 0228/73-2426
E-Mail: wolfgang.voos@uni-bonn.de

Dr. Andreas Archut | idw - Informationsdienst Wissenschaft

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Nesseltiere steuern Bakterien fern
21.09.2017 | Christian-Albrechts-Universität zu Kiel

nachricht Die Immunabwehr gegen Pilzinfektionen ausrichten
21.09.2017 | Gesellschaft Deutscher Chemiker e.V.

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: Hochpräzise Verschaltung in der Hirnrinde

Es ist noch immer weitgehend unbekannt, wie die komplexen neuronalen Netzwerke im Gehirn aufgebaut sind. Insbesondere in der Hirnrinde der Säugetiere, wo Sehen, Denken und Orientierung berechnet werden, sind die Regeln, nach denen die Nervenzellen miteinander verschaltet sind, nur unzureichend erforscht. Wissenschaftler um Moritz Helmstaedter vom Max-Planck-Institut für Hirnforschung in Frankfurt am Main und Helene Schmidt vom Bernstein-Zentrum der Humboldt-Universität in Berlin haben nun in dem Teil der Großhirnrinde, der für die räumliche Orientierung zuständig ist, ein überraschend präzises Verschaltungsmuster der Nervenzellen entdeckt.

Wie die Forscher in Nature berichten (Schmidt et al., 2017. Axonal synapse sorting in medial entorhinal cortex, DOI: 10.1038/nature24005), haben die...

Im Focus: Highly precise wiring in the Cerebral Cortex

Our brains house extremely complex neuronal circuits, whose detailed structures are still largely unknown. This is especially true for the so-called cerebral cortex of mammals, where among other things vision, thoughts or spatial orientation are being computed. Here the rules by which nerve cells are connected to each other are only partly understood. A team of scientists around Moritz Helmstaedter at the Frankfiurt Max Planck Institute for Brain Research and Helene Schmidt (Humboldt University in Berlin) have now discovered a surprisingly precise nerve cell connectivity pattern in the part of the cerebral cortex that is responsible for orienting the individual animal or human in space.

The researchers report online in Nature (Schmidt et al., 2017. Axonal synapse sorting in medial entorhinal cortex, DOI: 10.1038/nature24005) that synapses in...

Im Focus: Tiny lasers from a gallery of whispers

New technique promises tunable laser devices

Whispering gallery mode (WGM) resonators are used to make tiny micro-lasers, sensors, switches, routers and other devices. These tiny structures rely on a...

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...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Die Erde und ihre Bestandteile im Fokus

21.09.2017 | Veranstaltungen

23. Baltic Sea Forum am 11. und 12. Oktober nimmt Wirtschaftspartner Finnland in den Fokus

21.09.2017 | Veranstaltungen

6. Stralsunder IT-Sicherheitskonferenz im Zeichen von Smart Home

21.09.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

OLED auf hauchdünnem Edelstahl

21.09.2017 | Messenachrichten

Weniger (Flug-)Lärm dank Mathematik

21.09.2017 | Physik Astronomie

In Zeiten des Klimawandels: Was die Farbe eines Sees über seinen Zustand verrät

21.09.2017 | Geowissenschaften