Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Bakterielles Erbstück in höheren Organismen entdeckt

18.12.2003


Mitochondrien sind Energie erzeugende Bestandteile höherer Zellen - und haben eine bewegte Vergangenheit. Sie sind hervorgegangen aus frei lebenden Bakterien, die von Einzellern vor etwa 1,5 Milliarden Jahren aufgenommen und dauerhaft in die Zellen integriert wurden. Mittlerweile könnten Mitochondrien nicht mehr eigenständig existieren, weil sie den Großteil ihrer ursprünglich vorhandenen Erbinformation DNA verloren haben. Die meisten Mitochondrien-Proteine werden nun von der DNA im Zellkern codiert und im Zellinneren synthetisiert, unter anderem auch die so genannten -barrel-Proteine, die die äußere Mitochondrien-Membran durchspannen und dort eine Vielzahl von Funktionen erfüllen. Einige Komponenten der Mitochondrien erinnern noch an deren Entwicklungsgeschichte. Ein Beispiel ist das Protein Tob55, das jetzt von einem Wissenschaftler-Team um Professor Walter Neupert vom Adolf-Butenandt-Institut für Physiologische Chemie der LMU gefunden wurde, und maßgeblich am Einbau der -barrel-Proteine in die äußere Mitochondrien-Membran beteiligt ist (Nature, Bd. 426, S. 862-866, 2003).


Tob55 findet sich in den Zellen höherer Organismen und weist zudem eine hohe Ähnlichkeit zu einem Membranprotein in bestimmten Gram-negativen Bakterien auf, die als Vorläufer der Mitochondrien gelten. Die Übereinstimmung bezieht sich auf die Struktur und die Funktion des bakteriellen Proteins Omp85, welches als essentiell für den Einbau von -barrel-Proteinen in die bakterielle Außenmembran beschrieben worden ist. Ähnlich wirkt auch Tob55, das als Bestandteil eines Proteinkomplexes mit -barrel-Proteinen assoziiert und diese in die äußere Mitochondrienmembran insertiert.

Diese hohe strukturelle und funktionelle Konservierung zeugt nicht nur von der bakteriellen Vergangenheit der Mitochondrien, sondern zwingt den -barrel-Proteinen auch einen Umweg auf: Sie müssen erst die äußere Mitochondrien-Membran passieren, um anschließend von der Innenseite der Membran in diese mit Hilfe von Tob55 eingebaut zu werden.


Der Umweg der -barrel-Proteine hat mit der im Laufe ihrer Entwicklungsgeschichte gewonnenen Eigenschaft der Mitochondrien als integrierter Zellbestandteil zu tun. Proteine, die Omp85 transportieren, werden im Inneren des Bakteriums synthetisiert und lagern sich deshalb dann an der Innenseite der Membran an. Bei den Mitochondrien in höheren Organismen dagegen nähern sich die im Zellinneren synthetisierten -barrel-Proteine den Mitochondrien von außen an. Das tunnelförmige Tob55 und sein bakterieller Gegenpart Omp85 durchspannen die jeweilige Membran aber in derselben Orientierung - damit liegt das Eintrittsende für die zu transportierenden Proteine innen. Das hat zur Folge, dass die -barrel-Proteine nicht sofort mit Tob55 assoziieren können, weil sie sich von der falschen Seite nähern.

Die Mitochondrien haben im Laufe ihrer Evolution einen Umweg gefunden, der die -barrel-Proteine schließlich zum "richtigen" Ende von Tob55 bringt, so dass sie letztlich doch in die äußere Mitochondrien-Membran eingebaut werden können. Neben dem TOB-Komplex, dessen zentrale Komponenete Tob55 bildet, gibt es einen weiteren Proteinkomplex in der mitochondrialen Außenmembran, den TOM-Komplex. Dieser erkennt mitochondriale Proteine, die sich der Außenseite der Membran nähern und bringt sie über die Außenmembran der Mitochondrien.

Die Forscher vermuten, dass dieser auch die -barrel-Proteine durch die äußere Mitochondrienmembran bringt, so dass sie dann von deren Innenseite aus - entsprechend ihren bakteriellen Pendants - an Tob55 anlagern können. Dieser Umweg verlangt, dass sich die -barrel-Proteine erst durch die Membran und dann wieder in die entgegen gesetzte Richtung bewegen, um an ihren Zielort zu gelangen. Erst dieser zusätzliche Schritt ermöglicht den Einsatz des über Jahrmillionen hoch konservierten Proteins Tob55, dessen essentielle Rolle im Transport wichtiger Mitochondrienproteine erst jetzt nachgewiesen werden konnte.

Ansprechpartner:

Professor Dr. Walter Neupert
Alfred-Butenandt-Institut für Physiologische Chemie der LMU
Tel.: + 49 89 2180 77095
E-mail: Neupert@bio.med.uni-muenchen.de

Cornelia Glees-zur Bonsen | idw
Weitere Informationen:
http://www.uni-muenchen.de

Weitere Berichte zu: Membran Mitochondrien-Membran Mitochondrium Protein Tob55

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Der erste Blick auf ein einzelnes Protein
18.01.2017 | Max-Planck-Institut für Festkörperforschung, Stuttgart

nachricht Unterschiedliche Rekombinationsraten halten besonders egoistische Gene im Zaum
18.01.2017 | Max-Planck-Institut für Evolutionsbiologie, Plön

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: Textiler Hochwasserschutz erhöht Sicherheit

Wissenschaftler der TU Chemnitz präsentieren im Februar und März 2017 ein neues temporäres System zum Schutz gegen Hochwasser auf Baumessen in Chemnitz und Dresden

Auch die jüngsten Hochwasserereignisse zeigen, dass vielerorts das natürliche Rückhaltepotential von Uferbereichen schnell erschöpft ist und angrenzende...

Im Focus: Wie Darmbakterien krank machen

HZI-Forscher entschlüsseln Infektionsmechanismen von Yersinien und Immunantworten des Wirts

Yersinien verursachen schwere Darminfektionen. Um ihre Infektionsmechanismen besser zu verstehen, werden Studien mit dem Modellorganismus Yersinia...

Im Focus: How gut bacteria can make us ill

HZI researchers decipher infection mechanisms of Yersinia and immune responses of the host

Yersiniae cause severe intestinal infections. Studies using Yersinia pseudotuberculosis as a model organism aim to elucidate the infection mechanisms of these...

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...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Künftige Rohstoffexperten aus aller Welt in Freiberg zur Winterschule

18.01.2017 | Veranstaltungen

Bundesweiter Astronomietag am 25. März 2017

17.01.2017 | Veranstaltungen

Über intelligente IT-Systeme und große Datenberge

17.01.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

ALMA beginnt Beobachtung der Sonne

18.01.2017 | Physik Astronomie

Textiler Hochwasserschutz erhöht Sicherheit

18.01.2017 | Architektur Bauwesen

Neues Forschungsspecial zu Meeren, Ozeanen und Gewässern

18.01.2017 | Geowissenschaften