Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Neue Aus-Schalter für Proteine helfen bei der Aufklärung ihrer Funktion

29.07.2004


Rund 30.000 Gene umfasst das Erbgut des Menschen; jedes von ihnen enthält die Bauanleitung für mindestens ein Protein. Erst von einem Bruchteil dieser Eiweißmoleküle weiß man bisher, welche Funktion sie im Körper erfüllen. Eine elegante und schnelle Methode könnte nun Licht ins Dunkel bringen: Wissenschaftler der Universität Bonn konnten beobachten, dass sich mit Hilfe so genannter Aptamere selbst sehr ähnliche Proteine ganz spezifisch "ausschalten" lassen. In ihrer Veröffentlichung im US-amerikanischen Wissenschaftsmagazin "Proceedings of the National Academy of Science" (Ausgabe 101 vom 27. Juli 2004) weisen sie so für ein Immunprotein nach, dass es bei der Aktivierung bestimmter Gene eine bedeutende Rolle spielt.



Um herauszufinden, wozu ein Eiweißstoff gut ist, schaut man am besten, was der Körper ohne ihn anfängt. Weltweit suchen die Forscher daher nach möglichst simplen Methoden, um einzelne Proteine einfach "auszuschalten". So gibt es inzwischen viel versprechende Werkzeuge, die verhindern, dass die Zelle bestimmte Proteine überhaupt produziert. "Wir gehen einen anderen Weg", erklärt der Bonner Biochemiker Professor Dr. Michael Famulok: "Wir suchen nach Molekülen, den Aptameren, die sich ganz spezifisch an die gewünschten Proteine heften und dadurch verhindern, dass sie funktionieren."

... mehr zu:
»Aptamer »Cytohesin-1 »Cytohesin-2 »Protein


Aptamere sind Ketten aus Ribonukleinsäure (RNA) - das ist sozusagen die "kleine Schwester" der Erbsubstanz DNA. RNA besteht aus vier Bausteinen, den Basen, die beliebig hintereinander gehängt werden können. So lassen sich unendlich viele verschiedene Ketten erzeugen. Diese Ketten "verknäuelen" sich je nach Basenfolge auf eine ganz charakteristische Weise und nehmen so eine bestimmte dreidimensionale Struktur an. Manche RNA-Aptamere sind so geformt, dass sie an bestimmte Proteine binden können und dann ihre Funktion beeinflussen. Bleibt nur noch, diese RNA-Ketten zu finden.

Nadel im Kornfeld

Die Aufgabe ähnelt der Suche nach der sprichwörtlichen Nadel im Heuhaufen - nur war es in diesem Fall eher ein ganzes Kornfeld: Aus 1014 verschiedenen RNA-Ketten bestand die Ausgangs-Mischung, 15.000mal soviel wie Menschen auf der Erde. In diesem Pool suchten die Forscher nach einem Aptamer, dass das Zellprotein Cytohesin-2 hemmt, ohne an das extrem ähnliche Cytohesin-1 zu binden. Die Methode, nach der sie vorgingen, ist elegant und schnell: "Wir befestigten das Cytohesin-2 an einer Trägersubstanz und kippten unsere RNA-Mischung darauf", erklärt Professor Famulok. "Die möglichen Kandidaten banden an das Cytohesin-2; was danach noch frei in der Lösung schwamm, war für uns uninteressant." Danach lösten die Forscher die RNA-Ketten vom Cytohesin-2 und gaben sie zum Cytohesin-1. Jetzt interessierten sie sich aber nur für die Aptamere, die sich nicht an das Cytohesin-1 geheftet hatten. Diese beiden Aufreinigungsschritte wiederholten sie so oft, bis sie ein Aptamer gefunden hatten, dass zwischen den beiden Proteinvarianten eindeutig unterscheiden konnte.

Klebrige Killer

Cytohesine sind wichtige Proteine in den weißen Blutkörperchen, den Zellen, mit denen der Körper Krankheitserreger attackiert. Auf einen molekularen Hilferuf hin - beispielsweise bei einer bakteriellen Infektion - sorgen die Cytohesine dafür, dass bestimmte Proteine in der Hülle der weißen Blutkörperchen plötzlich "klebrig" werden. Damit heften sich die Killerzellen dann an die Blutgefäß-Wand und wandern hindurch in das betroffene Gewebe. So kann das Immunsystem schnell seine Truppen am Ort des Scharmützels versammeln.

"Wir konnten nun durch spezifische Hemmung von Cytohesin-2 zeigen, dass dieses Protein zumindest in unseren Zellkulturen noch eine ganz andere Funktion wahrnimmt", erklärt Famuloks Kollege Professor Dr. Waldemar Kolanus. Der Bonner Biochemiker hat die Gruppe der Cytohesine vor einigen Jahren während seiner Zeit am Gen-Zentrum München entdeckt. "Cytohesin-2 scheint auch eine Reihe von Genen im Zellkern anschalten zu können, während Cytohesin-1 in den hier untersuchten Zellen diese Funktion nicht hat." Das ist insofern bemerkenswert, als die beiden Proteine zu 90 Prozent identisch sind.

Die Ergebnisse zeigen, dass Aptamere auch zwischen extrem ähnlichen Eiweißmolekülen unterscheiden und sie spezifisch hemmen können. Damit sind sie beispielsweise hervorragend geeignet, um die unterschiedlichen Funktionen der verschiedenen Mitglieder einer Proteinfamilie aufzuklären. Professor Famulok: "Für Proteinforscher sind Aptamere extrem nützlich - und überdies vergleichsweise einfach in der Handhabung."

Ansprechpartner:
Professor Dr. Michael Famulok
Kekulé-Institut für Organische Chemie und Biochemie der Universität Bonn
Telefon: 0228/73-5661
E-Mail: m.famulok@uni-bonn.de

Professor Dr. Waldemar Kolanus
Institut für Molekulare Physiologie und Entwicklungsbiologie der Universität Bonn
Telefon: 0228/73-2073
E-Mail: wkolanus@uni-bonn.de

Frank Luerweg | idw
Weitere Informationen:
http://www.pnas.org/cgi/reprint/0402901101v1.pdf

Weitere Berichte zu: Aptamer Cytohesin-1 Cytohesin-2 Protein

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Neues Schiff für die Fischerei- und Meeresforschung
22.03.2017 | Johann Heinrich von Thünen-Institut, Bundesforschungsinstitut für Ländliche Räume, Wald und Fischerei

nachricht Mit voller Kraft auf Erregerjagd
22.03.2017 | Helmholtz-Zentrum für Infektionsforschung

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: Gigantische Magnetfelder im Universum

Astronomen aus Bonn und Tautenburg in Thüringen beobachteten mit dem 100-m-Radioteleskop Effelsberg Galaxienhaufen, das sind Ansammlungen von Sternsystemen, heißem Gas und geladenen Teilchen. An den Rändern dieser Galaxienhaufen fanden sie außergewöhnlich geordnete Magnetfelder, die sich über viele Millionen Lichtjahre erstrecken. Sie stellen die größten bekannten Magnetfelder im Universum dar.

Die Ergebnisse werden am 22. März in der Fachzeitschrift „Astronomy & Astrophysics“ veröffentlicht.

Galaxienhaufen sind die größten gravitativ gebundenen Strukturen im Universum, mit einer Ausdehnung von etwa zehn Millionen Lichtjahren. Im Vergleich dazu ist...

Im Focus: Giant Magnetic Fields in the Universe

Astronomers from Bonn and Tautenburg in Thuringia (Germany) used the 100-m radio telescope at Effelsberg to observe several galaxy clusters. At the edges of these large accumulations of dark matter, stellar systems (galaxies), hot gas, and charged particles, they found magnetic fields that are exceptionally ordered over distances of many million light years. This makes them the most extended magnetic fields in the universe known so far.

The results will be published on March 22 in the journal „Astronomy & Astrophysics“.

Galaxy clusters are the largest gravitationally bound structures in the universe. With a typical extent of about 10 million light years, i.e. 100 times the...

Im Focus: Auf der Spur des linearen Ubiquitins

Eine neue Methode ermöglicht es, den Geheimcode linearer Ubiquitin-Ketten zu entschlüsseln. Forscher der Goethe-Universität berichten darüber in der aktuellen Ausgabe von "nature methods", zusammen mit Partnern der Universität Tübingen, der Queen Mary University und des Francis Crick Institute in London.

Ubiquitin ist ein kleines Molekül, das im Körper an andere Proteine angehängt wird und so deren Funktion kontrollieren und verändern kann. Die Anheftung...

Im Focus: Tracing down linear ubiquitination

Researchers at the Goethe University Frankfurt, together with partners from the University of Tübingen in Germany and Queen Mary University as well as Francis Crick Institute from London (UK) have developed a novel technology to decipher the secret ubiquitin code.

Ubiquitin is a small protein that can be linked to other cellular proteins, thereby controlling and modulating their functions. The attachment occurs in many...

Im Focus: Physiker erzeugen gezielt Elektronenwirbel

Einem Team um den Oldenburger Experimentalphysiker Prof. Dr. Matthias Wollenhaupt ist es mithilfe ultrakurzer Laserpulse gelungen, gezielt Elektronenwirbel zu erzeugen und diese dreidimensional abzubilden. Damit haben sie einen komplexen physikalischen Vorgang steuern können: die sogenannte Photoionisation oder Ladungstrennung. Diese gilt als entscheidender Schritt bei der Umwandlung von Licht in elektrischen Strom, beispielsweise in Solarzellen. Die Ergebnisse ihrer experimentellen Arbeit haben die Grundlagenforscher kürzlich in der renommierten Fachzeitschrift „Physical Review Letters“ veröffentlicht.

Das Umwandeln von Licht in elektrischen Strom ist ein ultraschneller Vorgang, dessen Details erstmals Albert Einstein in seinen Studien zum photoelektrischen...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Die „Panama Papers“ aus Programmierersicht

22.03.2017 | Veranstaltungen

Über Raum, Zeit und Materie

22.03.2017 | Veranstaltungen

Unter der Haut

22.03.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Die „Panama Papers“ aus Programmierersicht

22.03.2017 | Veranstaltungsnachrichten

Neues Schiff für die Fischerei- und Meeresforschung

22.03.2017 | Biowissenschaften Chemie

Mit voller Kraft auf Erregerjagd

22.03.2017 | Biowissenschaften Chemie