Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Antizym steuert Polyamin-Synthese

05.10.2011
Genetiker beschreiben in „Nature“ ungewöhnlichen Regulationsmechanismus von Proteinen

Polyamine sind essentielle Stoffe für alle lebenden Organismen. Sie spielen auch eine wichtige Rolle bei Krebs und beim Altern. Doch bisher war noch nicht klar, wie ihre Produktion, die so genannte Biosynthese, in der Zelle kontrolliert wird.

Kölner Genetiker unter der Leitung von Professor Jürgen Dohmen vom Institut für Genetik haben nun einen neuartigen selbstregulierenden Mechanismus bei der Biosynthese von Polyaminen gefunden. Ein Antizym-Protein bildet schon während des Stadiums seiner Synthese den Sensor, der feststellt, ob ausreichend Polyamine vorhanden sind oder nicht. Gleichzeitig reguliert das Antizym entsprechend seine eigene Translation, seine Synthese durch Übersetzung aus dem genetischen Code.

Noch während seiner eigenen Herstellung spielt das Antizym so die Rolle des Sensors, der darüber entscheidet, ob es weiterproduziert wird oder nicht. Diese Methode der Selbstregulierung ist außergewöhnlich. „Dass die Antizyme direkt als Sensor auftreten und dann gleich auch die eigene Translation regulieren, ist das Neue dabei“, so Jürgen Dohmen. Die Genetiker vermuten, dass dieses System auch in anderen Fällen der Regulation von Biosyntheseprozessen vorkommt.

Die Identifizierung des Antizymproteins als den relevanten Polyaminsensor eröffnet neue Perspektiven zur Entwicklung von Substanzen mit deren Hilfe die Synthese vom Antizym hochreguliert und so der oft bei Krebszellen beobachteten hohen Polyaminsynthese entgegengewirkt werden könnte. Die Studie der Kölner Wissenschaftler ist ein Beitrag aus der Grundlagenforschung und wurde in der Ausgabe von „Nature“ vom 22. September 2011 veröffentlicht.

Polyamine (z.B. Spermidin und Spermin) sind mehrfach positiv geladene zelluläre Substanzen, so genannte Polykationen. Eine ihrer wichtigsten Funktionen ist die Neutralisation der negativen Ladungen in der Erbsubstanz, der DNS. Die Herstellung der Polyamine wird je nach Teilungsaktivität der Zellen genau der Nachfrage angepasst. Ein wichtiger Mitspieler in der Synthese der Polyamine ist das Protein Ornithin Decarboxylase (ODC). Die Regulation dieses Enzyms funktioniert über einen Gegenspieler: das Ornithin Decarboxylase-Antizym. Es bindet an die Ornithin Decarboxylase und führt dazu, dass sie abgebaut wird. Dadurch regelt dieses Antizym die Entstehung von Polyaminen.

Die Genetiker gingen der Frage nach, wie die Entstehung des Antizyms reguliert wird. Bekannt war, dass die Kontrolle der Synthese des Proteins sehr ungewöhnlich ist. Das Gen für dieses Antizym enthält in der Mitte der kodierenden Sequenz ein so genanntes Stopcodon – eine Bremse mitten im Code. Wenn das Ribosom, die Proteinfabrik der Zelle, beim Lesen der Boten-RNS (vom Gen abgeleitete Kopie) am Stopcodon anlangt, wird der gesamte Produktionsvorgang des Proteins, die so genannte Translation, normalerweise abgebrochen. Um das komplette Antizym zu synthetisieren, muss das Ribosom, das die Translation durchführt, über das Stopcodon weiterhüpfen, um das Protein komplett zu synthetisieren. Dieser Vorgang wird ribosomaler Leserastersprung genannt und ist vergleichsweise selten. Bekannt war, dass die Synthese des vollständigen Antizyms durch hohe Polyamin-Konzentrationen stimuliert wird. Das Antizym reguliert wiederum die Produktion von ODC runter. Die Synthese von Polyaminen wird gehemmt. Diese Rückkopplung führt zu einer ausgeglichenen Konzentration von Polyaminen in der Zelle. Vollkommen unklar war bisher, wie die Polyamine die Translation der durch das Stopcodon unterbrochenen Boten-RNS beeinflussen.

Die Genetiker fanden heraus, dass der eigentliche Sensor das entstehende Antizym-Protein selber ist. Während es translatiert wird, nimmt es verschiedene Konfirmationen ein, wobei die durch den Leserastersprung verursachte Pause eine wichtige Rolle spielt. Die bei geringer Polyamin-Konzentration vorliegende Konformation führt dazu, dass Ribosomen auf der Boten-RNS stehen bleiben. Bei einer hohen Konzentration binden die Polyamine an das entstehende Antizym-Protein und heben diese Blockade auf. So kann es zur vollständigen Synthese des Antizyms kommen, das wiederum die Polyaminsynthese hemmt: Ab einer gewissen Konzentration sorgen die Polyamine dadurch für eine eigene „Geburtenregulierung“.

Bei Rückfragen: Professor Dr. Jürgen Dohmen, 470- 4862, j.dohmen@uni-koeln.de

Verantwortlich: Dr. Patrick Honecker MBA – patrick.honecker@uni-koeln.de

Gabriele Rutzen | idw
Weitere Informationen:
http://www.uni-koeln.de

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Kieselalge in der Antarktis liest je nach Umweltbedingungen verschiedene Varianten seiner Gene ab
17.01.2017 | Stiftung Zoologisches Forschungsmuseum Alexander Koenig, Leibniz-Institut für Biodiversität der Tiere

nachricht Proteinforschung: Der Computer als Mikroskop
16.01.2017 | Ruhr-Universität Bochum

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: Interfacial Superconductivity: Magnetic and superconducting order revealed simultaneously

Researchers from the University of Hamburg in Germany, in collaboration with colleagues from the University of Aarhus in Denmark, have synthesized a new superconducting material by growing a few layers of an antiferromagnetic transition-metal chalcogenide on a bismuth-based topological insulator, both being non-superconducting materials.

While superconductivity and magnetism are generally believed to be mutually exclusive, surprisingly, in this new material, superconducting correlations...

Im Focus: Erforschung von Elementarteilchen in Materialien

Laseranregung von Semimetallen ermöglicht die Erzeugung neuartiger Quasiteilchen in Festkörpersystemen sowie ultraschnelle Schaltung zwischen verschiedenen Zuständen.

Die Untersuchung der Eigenschaften fundamentaler Teilchen in Festkörpersystemen ist ein vielversprechender Ansatz für die Quantenfeldtheorie. Quasiteilchen...

Im Focus: Studying fundamental particles in materials

Laser-driving of semimetals allows creating novel quasiparticle states within condensed matter systems and switching between different states on ultrafast time scales

Studying properties of fundamental particles in condensed matter systems is a promising approach to quantum field theory. Quasiparticles offer the opportunity...

Im Focus: Mit solaren Gebäudehüllen Architektur gestalten

Solarthermie ist in der breiten Öffentlichkeit derzeit durch dunkelblaue, rechteckige Kollektoren auf Hausdächern besetzt. Für ästhetisch hochwertige Architektur werden Technologien benötigt, die dem Architekten mehr Gestaltungsspielraum für Niedrigst- und Plusenergiegebäude geben. Im Projekt »ArKol« entwickeln Forscher des Fraunhofer ISE gemeinsam mit Partnern aktuell zwei Fassadenkollektoren für solare Wärmeerzeugung, die ein hohes Maß an Designflexibilität erlauben: einen Streifenkollektor für opake sowie eine solarthermische Jalousie für transparente Fassadenanteile. Der aktuelle Stand der beiden Entwicklungen wird auf der BAU 2017 vorgestellt.

Im Projekt »ArKol – Entwicklung von architektonisch hoch integrierten Fassadekollektoren mit Heat Pipes« entwickelt das Fraunhofer ISE gemeinsam mit Partnern...

Im Focus: Designing Architecture with Solar Building Envelopes

Among the general public, solar thermal energy is currently associated with dark blue, rectangular collectors on building roofs. Technologies are needed for aesthetically high quality architecture which offer the architect more room for manoeuvre when it comes to low- and plus-energy buildings. With the “ArKol” project, researchers at Fraunhofer ISE together with partners are currently developing two façade collectors for solar thermal energy generation, which permit a high degree of design flexibility: a strip collector for opaque façade sections and a solar thermal blind for transparent sections. The current state of the two developments will be presented at the BAU 2017 trade fair.

As part of the “ArKol – development of architecturally highly integrated façade collectors with heat pipes” project, Fraunhofer ISE together with its partners...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Bundesweiter Astronomietag am 25. März 2017

17.01.2017 | Veranstaltungen

Über intelligente IT-Systeme und große Datenberge

17.01.2017 | Veranstaltungen

Aquakulturen und Fangquoten – was hilft gegen Überfischung?

16.01.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Bundesweiter Astronomietag am 25. März 2017

17.01.2017 | Veranstaltungsnachrichten

Intelligente Haustechnik hört auf „LISTEN“

17.01.2017 | Architektur Bauwesen

Satellitengestützte Lasermesstechnik gegen den Klimawandel

17.01.2017 | Maschinenbau