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 Forscher beschreiben neuartigen Antikörper als möglichen Wirkstoff gegen Alzheimer
22.08.2017 | Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg

nachricht Virus mit Eierschale
22.08.2017 | Gesellschaft Deutscher Chemiker e.V.

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: Wissenschaftler entdecken seltene Ordnung von Elektronen in einem supraleitenden Kristall

In einem Artikel der aktuellen Ausgabe des Forschungsmagazins „Nature“ berichten Wissenschaftler vom Max-Planck-Institut für Chemische Physik fester Stoffe in Dresden von der Entdeckung eines seltenen Materiezustandes, bei dem sich die Elektronen in einem Kristall gemeinsam in einer Richtung bewegen. Diese Entdeckung berührt eine der offenen Fragestellungen im Bereich der Festkörperphysik: Was passiert, wenn sich Elektronen gemeinsam im Kollektiv verhalten, in sogenannten „stark korrelierten Elektronensystemen“, und wie „einigen sich“ die Elektronen auf ein gemeinsames Verhalten?

In den meisten Metallen beeinflussen sich Elektronen gegenseitig nur wenig und leiten Wärme und elektrischen Strom weitgehend unabhängig voneinander durch das...

Im Focus: Wie ein Bakterium von Methanol leben kann

Bei einem Bakterium, das Methanol als Nährstoff nutzen kann, identifizierten ETH-Forscher alle dafür benötigten Gene. Die Erkenntnis hilft, diesen Rohstoff für die Biotechnologie besser nutzbar zu machen.

Viele Chemiker erforschen derzeit, wie man aus den kleinen Kohlenstoffverbindungen Methan und Methanol grössere Moleküle herstellt. Denn Methan kommt auf der...

Im Focus: Topologische Quantenzustände einfach aufspüren

Durch gezieltes Aufheizen von Quantenmaterie können exotische Materiezustände aufgespürt werden. Zu diesem überraschenden Ergebnis kommen Theoretische Physiker um Nathan Goldman (Brüssel) und Peter Zoller (Innsbruck) in einer aktuellen Arbeit im Fachmagazin Science Advances. Sie liefern damit ein universell einsetzbares Werkzeug für die Suche nach topologischen Quantenzuständen.

In der Physik existieren gewisse Größen nur als ganzzahlige Vielfache elementarer und unteilbarer Bestandteile. Wie das antike Konzept des Atoms bezeugt, ist...

Im Focus: Unterwasserroboter soll nach einem Jahr in der arktischen Tiefsee auftauchen

Am Dienstag, den 22. August wird das Forschungsschiff Polarstern im norwegischen Tromsø zu einer besonderen Expedition in die Arktis starten: Der autonome Unterwasserroboter TRAMPER soll nach einem Jahr Einsatzzeit am arktischen Tiefseeboden auftauchen. Dieses Gerät und weitere robotische Systeme, die Tiefsee- und Weltraumforscher im Rahmen der Helmholtz-Allianz ROBEX gemeinsam entwickelt haben, werden nun knapp drei Wochen lang unter Realbedingungen getestet. ROBEX hat das Ziel, neue Technologien für die Erkundung schwer erreichbarer Gebiete mit extremen Umweltbedingungen zu entwickeln.

„Auftauchen wird der TRAMPER“, sagt Dr. Frank Wenzhöfer vom Alfred-Wegener-Institut, Helmholtz-Zentrum für Polar- und Meeresforschung (AWI) selbstbewusst. Der...

Im Focus: Mit Barcodes der Zellentwicklung auf der Spur

Darüber, wie sich Blutzellen entwickeln, existieren verschiedene Auffassungen – sie basieren jedoch fast ausschließlich auf Experimenten, die lediglich Momentaufnahmen widerspiegeln. Wissenschaftler des Deutschen Krebsforschungszentrums stellen nun im Fachjournal Nature eine neue Technik vor, mit der sich das Geschehen dynamisch erfassen lässt: Mithilfe eines „Zufallsgenerators“ versehen sie Blutstammzellen mit genetischen Barcodes und können so verfolgen, welche Zelltypen aus der Stammzelle hervorgehen. Diese Technik erlaubt künftig völlig neue Einblicke in die Entwicklung unterschiedlicher Gewebe sowie in die Krebsentstehung.

Wie entsteht die Vielzahl verschiedener Zelltypen im Blut? Diese Frage beschäftigt Wissenschaftler schon lange. Nach der klassischen Vorstellung fächern sich...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

International führende Informatiker in Paderborn

21.08.2017 | Veranstaltungen

Wissenschaftliche Grundlagen für eine erfolgreiche Klimapolitik

21.08.2017 | Veranstaltungen

DGI-Forum in Wittenberg: Fake News und Stimmungsmache im Netz

21.08.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Fraunhofer IPM präsentiert »Deep Learning Framework« zur automatisierten Interpretation von 3D-Daten

22.08.2017 | Informationstechnologie

Globale Klimaextreme nach Vulkanausbrüchen

22.08.2017 | Geowissenschaften

RWI/ISL-Containerumschlag-Index erreicht neuen Höchstwert

22.08.2017 | Wirtschaft Finanzen