Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Vom Atemgift zum Hoffnungsträger für die Medizin

02.05.2008
Biophysiker der Universität Jena klären einen molekularen Wirkmechanismus von Kohlenmonoxid auf

Es ist ein heimtückisches Atemgift - man kann es weder sehen, schmecken noch riechen. Wer es unbemerkt einatmet, den kann es das Leben kosten: Kohlenmonoxid. Das Gas entsteht bei Schwelbränden und kommt beispielsweise in Autoabgasen vor. Und doch sehen Mediziner und Grundlagenforscher weltweit in dem tödlichen Gas derzeit einen großen Hoffnungsträger für die Medizin.

"Kohlendioxid wird im Körper selbst produziert", erläutert Prof. Dr. Stefan H. Heinemann von der Friedrich-Schiller-Universität Jena. "Dort kann es durchaus positive Wirkungen entfalten", so der Lehrstuhlinhaber für Biophysik weiter. Kohlenmonoxid, das beim Abbau des körpereigenen Blutfarbstoffs Hämoglobin frei wird, führe beispielsweise zur Weitung von Blutgefäßen. Das wirkt blutdrucksenkend und kann die Durchblutung von inneren Organen, wie Leber oder Nieren verbessern.

"Diese positiven Effekte sind erst seit kurzer Zeit überhaupt bekannt", so Prof. Heinemann. Der Biophysiker und sein Team haben gemeinsam mit Kollegen der University of Pennsylvania in Philadelphia nun erste Anhaltspunkte dafür gefunden, worauf diese Wirkung beruht. "Wir konnten zeigen, dass Kohlenmonoxid direkt an einen sogenannten Ionenkanal bindet", erläutert Heinemann. Ionenkanäle sind Eiweißmoleküle, die verschließbare Poren in Zellmembranen bilden. Auf bestimmte zelluläre Signale hin öffnen sich die Kanäle und lassen bestimmte Ionen passieren. So auch im Falle des Kanals, an den sich Kohlenmonoxid bindet. "Durch die Bindung öffnet sich der Kanal und lässt Kalium-Ionen aus den Zellen ausfließen", so Heinemann. In den Zellen von Blutgefäßen, wo diese Ionenkanäle vorkommen, führt der Kaliumausstrom zur Erschlaffung der Gefäßwände.

Ihre Ergebnisse haben die Forscher aus Jena und Philadelphia kürzlich in den renommierten Fachzeitschriften "Nature Structural and Molecular Biology" und "Proceedings of the National Academy of Sciences" veröffentlicht und damit unter ihren Fachkollegen für Aufsehen gesorgt. "Hier öffnet sich ein ganz neues Forschungsgebiet", schwärmt Prof. Heinemann, der dieses Thema in den kommenden Jahren von Jena aus intensiv bearbeiten will. Dazu hat sich mittlerweile eine interdisziplinäre Arbeitsgruppe gebildet, an der neben Heinemanns Team auch Chemiker und Biochemiker der Uni Jena und des Instituts für Photonische Technologien (IPHT) sowie Neurologen und Intensivmediziner des Jenaer Uniklinikums beteiligt sind. "Uns interessiert z. B. die Frage wie die Konformationsänderung aussieht, die Kohlenmonoxid durch seine Bindung an den Ionenkanal auslöst", erläutert Prof. Heinemann. Auch die Frage, unter welchen Bedingungen Kohlenmonoxid im Körper entsteht, wollen die Forscher beantworten.

Auch wenn dies zunächst reine Grundlagenforschung sein wird, birgt das Wissen um die Wirkungen von Kohlenmonoxid großes Potenzial für die klinische Anwendung. "Wie aus Tierversuchen hervorgeht, nimmt Kohlenmonoxid auch Einfluss auf das Immunsystem", so Heinemann. So hat sich beispielsweise gezeigt, dass das Gas die Abstoßung von Organtransplantaten verringern kann. Ob dieser Effekt ebenfalls auf der von ihm und seinen amerikanischen Kollegen entdeckten Wechselwirkung von Kohlenmonoxid mit Ionenkanälen zurückzuführen sei, bleibt noch zu klären.

Originalpublikationen:
Hou S, Xu R, Heinemann SH, Hoshi T. The RCK1 high-affinity Ca2+ sensor confers carbon monoxide sensitivity to Slo1 BK channels. Proceedings of the National Academy of Sciences (2008), 105, 4039-4043

Hou S, Xu R, Heinemann SH, Hoshi T. Reciprocal regulation of the Ca2+ and H+ sensitivity in the SLO1 BK channel conferred by the RCK1 domain. Nature Structural and Molecular Biology (2008), 15(4), 403-410

Kontakt:
Prof. Dr. Stefan H. Heinemann
Zentrum für molekulare Biomedizin
Institut für Biochemie und Biophysik der Friedrich-Schiller-Universität Jena
Hans-Knöll-Str. 2, 07745 Jena
Tel.: 03641 / 9395650
E-Mail: stefan.h.heinemann[at]uni-jena.de

Dr. Ute Schönfelder | idw
Weitere Informationen:
http://www.uni-jena.de

Weitere Berichte zu: Biophysik Ionenkanal Kohlenmonoxid

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Nanoskopie auf dem Chip: Mikroskopie in HD-Qualität
25.04.2017 | Universität Bielefeld

nachricht Wehrhaft gegen aggressiven Sauerstoff - Metalloxid-Nickelschaum-Elektroden in der Wasseraufspaltung
25.04.2017 | Universität Ulm

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: Nanoskopie auf dem Chip: Mikroskopie in HD-Qualität

Neue Erfindung der Universitäten Bielefeld und Tromsø (Norwegen)

Physiker der Universität Bielefeld und der norwegischen Universität Tromsø haben einen Chip entwickelt, der super-auflösende Lichtmikroskopie, auch...

Im Focus: Löschbare Tinte für den 3-D-Druck

Im 3-D-Druckverfahren durch Direktes Laserschreiben können Mikrometer-große Strukturen mit genau definierten Eigenschaften geschrieben werden. Forscher des Karlsruher Institus für Technologie (KIT) haben ein Verfahren entwickelt, durch das sich die 3-D-Tinte für die Drucker wieder ‚wegwischen‘ lässt. Die bis zu hundert Nanometer kleinen Strukturen lassen sich dadurch wiederholt auflösen und neu schreiben - ein Nanometer entspricht einem millionstel Millimeter. Die Entwicklung eröffnet der 3-D-Fertigungstechnik vielfältige neue Anwendungen, zum Beispiel in der Biologie oder Materialentwicklung.

Beim Direkten Laserschreiben erzeugt ein computergesteuerter, fokussierter Laserstrahl in einem Fotolack wie ein Stift die Struktur. „Eine Tinte zu entwickeln,...

Im Focus: Leichtbau serientauglich machen

Immer mehr Autobauer setzen auf Karosserieteile aus kohlenstofffaserverstärktem Kunststoff (CFK). Dennoch müssen Fertigungs- und Reparaturkosten weiter gesenkt werden, um CFK kostengünstig nutzbar zu machen. Das Laser Zentrum Hannover e.V. (LZH) hat daher zusammen mit der Volkswagen AG und fünf weiteren Partnern im Projekt HolQueSt 3D Laserprozesse zum automatisierten Besäumen, Bohren und Reparieren von dreidimensionalen Bauteilen entwickelt.

Automatisiert ablaufende Bearbeitungsprozesse sind die Grundlage, um CFK-Bauteile endgültig in die Serienproduktion zu bringen. Ausgerichtet an einem...

Im Focus: Making lightweight construction suitable for series production

More and more automobile companies are focusing on body parts made of carbon fiber reinforced plastics (CFRP). However, manufacturing and repair costs must be further reduced in order to make CFRP more economical in use. Together with the Volkswagen AG and five other partners in the project HolQueSt 3D, the Laser Zentrum Hannover e.V. (LZH) has developed laser processes for the automatic trimming, drilling and repair of three-dimensional components.

Automated manufacturing processes are the basis for ultimately establishing the series production of CFRP components. In the project HolQueSt 3D, the LZH has...

Im Focus: Wonder material? Novel nanotube structure strengthens thin films for flexible electronics

Reflecting the structure of composites found in nature and the ancient world, researchers at the University of Illinois at Urbana-Champaign have synthesized thin carbon nanotube (CNT) textiles that exhibit both high electrical conductivity and a level of toughness that is about fifty times higher than copper films, currently used in electronics.

"The structural robustness of thin metal films has significant importance for the reliable operation of smart skin and flexible electronics including...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Berührungslose Schichtdickenmessung in der Qualitätskontrolle

25.04.2017 | Veranstaltungen

Forschungsexpedition „Meere und Ozeane“ mit dem Ausstellungsschiff MS Wissenschaft

24.04.2017 | Veranstaltungen

3. Bionik-Kongress Baden-Württemberg

24.04.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Neuer Blue e+ Chiller von Rittal - Exakt regeln und effizient kühlen

25.04.2017 | HANNOVER MESSE

RWI/ISL-Containerumschlag-Index: Kräftiger Anstieg setzt sich fort

25.04.2017 | Wirtschaft Finanzen

Pharmacoscopy: Mikroskopie der nächsten Generation

25.04.2017 | Medizintechnik