Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Wie Proteininteraktionen den programmierten Zelltod steuern

14.07.2017

Gemeinsame Presseinformation der Universität Tübingen und der Ruhr-Universität Bochum: Mit einem vereinfachten Modell des Bcl-2-Proteinnetzwerks klärt ein Forscherteam Schritte zur Regulierung des programmierten Zelltods auf. Fehlfunktionen in diesem Schutzmechanismus des Körpers stehen im Zusammenhang mit Krebs und neurodegenerativen Erkrankungen.

Ein Forscherteam hat neue Einblicke in ein Proteinnetzwerk erlangt, das den programmierten Zelltod, auch Apoptose genannt, steuert. Die sogenannten Bcl-2-Proteine sind schwer zu untersuchen, da sie sich zwischen der wässrigen Zellflüssigkeit und der ölähnlichen Membran hin- und her bewegen.


Stephanie Bleicken interessiert sich für das komplexe Zusammenspiel von Proteinen.

© RUB, Kramer

Nur wenige Methoden sind geeignet, um Proteininteraktionen in beiden Umgebungen zu analysieren. Mit einer besonderen Form der Spektroskopie entschlüsselte das Team das komplexe Zusammenspiel von drei Komponenten des Netzwerks.

In der Zeitschrift „Nature Communications“ berichten die Autorinnen und Autoren der Universität Tübingen, der Ruhr-Universität Bochum, des Max-Planck-Instituts für Intelligente Systeme in Stuttgart, des Deutschen Krebsforschungszentrums und der Universität Konstanz über ihre Ergebnisse.

Selbstmordprogramm in Zellen

„Unsere Gesundheit ist davon abhängig, dass Zellteilung und Zelltod streng reguliert werden“, sagt Dr. Stephanie Bleicken, die kürzlich von der Universität Tübingen in die Bochumer Arbeitsgruppe für Elektronenspinresonanz-Spektroskopie und zum Exzellenzcluster Resolv wechselte. Funktionieren diese Mechanismen nicht, können neurodegenerative Krankheiten oder Krebs entstehen. „Die Apoptose, eine Art Selbstmordprogramm der Zellen, ist ein wichtiger Schutzmechanismus des Körpers, um beschädigte, überalterte oder nicht mehr benötigte Zellen zu entsorgen“, so Bleicken weiter.

Die Bcl-2-Proteinfamilie bestimmt, wann die Apoptose eingeleitet wird. Manche Mitglieder lösen Prozesse in der Zelle aus, die zum Zelltod führen, zum Beispiel indem sie Poren in der Membran der Mitochondrien, also den Kraftwerken der Zelle, öffnen. Durch diese Poren können bestimmte Stoffe die Mitochondrien verlassen; dann ist die Apoptose nicht mehr aufzuhalten. Andere verhindern dies und wirken damit dem Zelltod entgegen. Das Zusammenspiel innerhalb der Bcl-2-Familie ist daher entscheidend, um die Apoptose zu verstehen.

Ausschnitt aus dem Netzwerk betrachtet

In der neuen Studie beleuchteten die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler mithilfe der Fluoreszenz-Kreuzkorrelations-Spektroskopie einen Ausschnitt aus dem Bcl-2-Netzwerk. Für ihr vereinfachtes Labormodell stellten sie drei Hauptkomponenten des Proteinnetzwerks her und untersuchten sie in einer Umgebung, die die Zelle in groben Zügen nachbildet.

„Lebende Zellen bestehen aus Tausenden von unterschiedlichen Molekülen, die unzählige Interaktionen eingehen und zahllose Reaktionen auslösen können“, sagt Professorin Ana García-Sáez von der Universität Tübingen. „Um einzelne Komponenten in diesem komplexen Netzwerk zu verstehen, hilft es, sie zunächst in stark vereinfachten Umgebungen zu betrachten, zu der dann immer neue Komponenten hinzugegeben werden können.“ Genau das taten die Forscher. Sie analysierten die Proteine in Umgebungen, die die Zellflüssigkeit oder die Mitochondrienmembran nachbildeten.

Unterschiedliche Interaktionen in Membran und Zellflüssigkeit

Das Zusammenspiel der drei Proteine hing stark von ihrer Umgebung ab. In Membranen waren andere Interaktionen möglich als in der Zellflüssigkeit. „Das war eine wichtige Erkenntnis, weil die Interaktionen in der Membran im Wesentlichen darüber entscheiden, ob der Zelltod eingeleitet wird“, erklärt García-Sáez. „Diese Umgebung ist technisch aber viel schwieriger zu erforschen als die Zellflüssigkeit.“

Da die Wissenschaftler Proteine in beiden Umgebungen vergleichen konnten, konnten sie auch frühere Befunde, die zunächst als widersprüchliche Ergebnisse interpretiert worden waren, in Einklang bringen. „Die Bcl-2-Proteine regulieren die Apoptose, die wiederum eng mit Krankheiten wie etwa Krebs verbunden ist. Wenn wir die Funktion der Proteine genauer verstehen, bilden sie günstige Ansatzpunkte für die Entwicklung neuer Medikamente“, sagen die Forscherinnen.

Förderung

Die Forschung wurde unterstützt vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (0312040), dem Europäischen Forschungsrat (ERC-2012-StG 309966) sowie der Deutschen Forschungsgemeinschaft im Rahmen der Forschergruppe 2036 und des Exzellenzclusters Resolv (ECX1069).

Originalveröffentlichung

Stephanie Bleicken, Annika Hantusch, Kushal Kumar Das, Tancred Frickey, Ana J. Garcia-Saez: Quantitative interactome of a membrane Bcl-2 network identifies a hierarchy of complexes for apoptosis regulation, in: Nature Communications, 2017, DOI: 10.1038/s41467-017-00086-6

Pressekontakt

Dr. Stephanie Bleicken
Arbeitsgruppe für Elektronenspinresonanz-Spektroskopie und Zemos
Fakultät für Chemie und Biochemie
Ruhr-Universität Bochum
Tel.: 0234 32 21891
E-Mail: stephanie.bleicken@rub.de

Prof. Dr. Ana J. García-Sáez
Interfakultäres Institut für Biochemie
Universität Tübingen
Tel.: 07071 29 73318
E-Mail: ana.garcia@uni-tuebingen.de

Dr. Julia Weiler | idw - Informationsdienst Wissenschaft
Weitere Informationen:
http://www.uni-tuebingen.de/

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Treibjagd in der Petrischale
24.11.2017 | Friedrich-Schiller-Universität Jena

nachricht Dinner in the Dark – ein delikates Wechselspiel der Mikroorganismen
24.11.2017 | Universität Wien

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: Metamaterial mit Dreheffekt

Mit 3D-Druckern für den Mikrobereich ist es Forschern des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) gelungen ein Metamaterial aus würfelförmigen Bausteinen zu schaffen, das auf Druckkräfte mit einer Rotation antwortet. Üblicherweise gelingt dies nur mit Hilfe einer Übersetzung wie zum Beispiel einer Kurbelwelle. Das ausgeklügelte Design aus Streben und Ringstrukturen, sowie die zu Grunde liegende Mathematik stellen die Wissenschaftler in der aktuellen Ausgabe der renommierten Fachzeitschrift Science vor.

„Übt man Kraft von oben auf einen Materialblock aus, dann deformiert sich dieser in unterschiedlicher Weise. Er kann sich ausbuchten, zusammenstauchen oder...

Im Focus: Proton-Rekord: Magnetisches Moment mit höchster Genauigkeit gemessen

Hochpräzise Messung des g-Faktors elf Mal genauer als bisher – Ergebnisse zeigen große Übereinstimmung zwischen Protonen und Antiprotonen

Das magnetische Moment eines einzelnen Protons ist unvorstellbar klein, aber es kann dennoch gemessen werden. Vor über zehn Jahren wurde für diese Messung der...

Im Focus: New proton record: Researchers measure magnetic moment with greatest possible precision

High-precision measurement of the g-factor eleven times more precise than before / Results indicate a strong similarity between protons and antiprotons

The magnetic moment of an individual proton is inconceivably small, but can still be quantified. The basis for undertaking this measurement was laid over ten...

Im Focus: Reibungswärme treibt hydrothermale Aktivität auf Enceladus an

Computersimulation zeigt, wie der Eismond Wasser in einem porösen Gesteinskern aufheizt

Wärme aus der Reibung von Gestein, ausgelöst durch starke Gezeitenkräfte, könnte der „Motor“ für die hydrothermale Aktivität auf dem Saturnmond Enceladus sein....

Im Focus: Frictional Heat Powers Hydrothermal Activity on Enceladus

Computer simulation shows how the icy moon heats water in a porous rock core

Heat from the friction of rocks caused by tidal forces could be the “engine” for the hydrothermal activity on Saturn's moon Enceladus. This presupposes that...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Mathematiker-Jahrestagung DMV + GDM: 5. bis 9. März 2018 an Uni Paderborn - Über 1.000 Teilnehmer

24.11.2017 | Veranstaltungen

Forschungsschwerpunkt „Smarte Systeme für Mensch und Maschine“ gegründet

24.11.2017 | Veranstaltungen

Schonender Hüftgelenkersatz bei jungen Patienten - Schlüssellochchirurgie und weniger Abrieb

24.11.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Mathematiker-Jahrestagung DMV + GDM: 5. bis 9. März 2018 an Uni Paderborn - Über 1.000 Teilnehmer

24.11.2017 | Veranstaltungsnachrichten

Maschinen über die eigene Handfläche steuern: Nachwuchspreis für Medieninformatik-Student

24.11.2017 | Förderungen Preise

Treibjagd in der Petrischale

24.11.2017 | Biowissenschaften Chemie