Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Ein Wassermolekül als Schutzschild

12.11.2004


Ein einzelnes Wassermolekül ist dafür verantwortlich, dass die Bindung der Zelle an die extrazelluläre Matrix stabil ist und unter mechanischer Krafteinwirkung nicht sofort zerreisst. Dies zeigt eine ETH-Forscherin mit ihrem Team in einer Arbeit über Integrine. Diese Transmembranproteine verankern Zellen in ihrer Umgebung. Die Arbeit ist in der aktuellen Ausgabe der Zeitschrift "Structure" veröffentlicht.

... mehr zu:
»RGD-Peptid »Wassermolekül »Zelle

Wie zerreisst die Bindung zwischen einer Zelle und ihrer Umgebung? Wie kommt es dazu, dass gewisse Zellen im ganzen Körper wandern können wie zum Beispiel Krebszellen bei der Bildung von Metastasen? Schon seit einiger Zeit ist bekannt, dass zwischen Zellen und ihrer Umgebung komplexe mechanische Wechselwirkungen ablaufen. Nicht nur die biochemischen, sondern auch die physikalischen Eigenschaften der Zellumgebung haben einen tiefgreifenden Effekt auf das Verhalten der Zelle und letztendlich auch auf die Genexpression. Die ETH-Materialwissenschafterin Viola Vogel untersuchte gemeinsam mit Kollegen, wie die Bindung zwischen den Proteinen, welche die Zellen in ihrer Umgebung verankern, zerreisst, wenn mechanische Kräfte auf sie einwirken. In der aktuellen Ausgabe der Zeitschrift "Structure" zeigen die Forschenden, dass ein einziges Wassermolekül als "Schutzschild" funktioniert. Es schirmt die Bindung zwischen Zelle und extrazellulärer Matrix vor Attacken freier Wassermoleküle ab und schütz sie so vor dem vorzeitigen Zerreissen.

Mit Computersimulationen erstmals dynamisches Bild


Integrine sind Proteine, welche die Zellmembran durchqueren. Sie verankern die Zellen mittels kurzer Tripeptide, sogenannten RGD-Peptiden, in der extrazellulären Matrix. Die Bindung der Integrine an die RGD-Peptide läuft dabei via zweifach positiv geladene Salz-Ionen, zum Beispiel Kalzium oder Mangan. Die Forschenden testeten die Wirkung mechanischer Kräfte auf diese Bindung anhand von Computersimulationen. In einen Behälter, der mit Wassermolekülen gefüllt war, platzierten sie die bekannte Kristallstruktur jener Integrin-Abschnitte, welche die RGD-Peptide binden. Dann zogen sie am RGD-Peptid. Diese Art von Simulationen ermöglicht es, die Bewegungen aller Wassermoleküle und Atome des Proteinkomplexes unter der Wirkung mechanischer Kräfte zu verfolgen. Auf diese Weise gewannen die Forschenden erstmals ein dynamisches Bild davon, wie der RGD-Peptid-Integrin-Komplex der Trennung durch mechanische Kräfte widersteht. Dabei fanden die Forschenden heraus, dass ein einzelnes Wassermolekül wesentlich zur Stabilität dieser Bindung beiträgt. Es ist eng an das Kalzium- oder Mangan-Ion gebunden. Dadurch verhindert das fest gebundene Wassermolekül, dass freie Wassermoleküle Zugang zur der entscheidenden Bindung zwischen Integrin und den RGD-Peptiden erhalten und diese unter Krafteinwirkung reisst.

Weitreichende Bedeutung

Bisher waren nur die regulierenden Funktionen von Kationen in vielen biologischen Prozessen bekannt. Die in der aktuellen Ausgabe von "Structure" publizierten Erkenntnisse zeigen neu die strukturellen Ursachen, wie die Interaktionen von Zellen mit ihrer Umgebung stabilisiert werden. Sie haben deshalb weitreichende Bedeutung; insbesondere für die Entwicklung von Medikamenten oder für das Verständnis, wie Zellen am umgebenden Gewebe anhaften oder wie sie sich loslösen, wandern und - beispielsweise im Falle von Krebsgeschwüren - neue Blutgefässe bilden.

Beatrice Miller | idw
Weitere Informationen:
http://www.structure.org
http://www.nanomat.mat.ethz.ch

Weitere Berichte zu: RGD-Peptid Wassermolekül Zelle

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Zirkuläre RNA wird in Proteine übersetzt
24.03.2017 | Max-Delbrück-Centrum für Molekulare Medizin in der Helmholtz-Gemeinschaft

nachricht Wegweisende Erkenntnisse für die Biomedizin: NAD⁺ hilft bei Reparatur geschädigter Erbinformationen
24.03.2017 | Universität Bayreuth

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: Wegweisende Erkenntnisse für die Biomedizin: NAD⁺ hilft bei Reparatur geschädigter Erbinformationen

Eine internationale Forschergruppe mit dem Bayreuther Biochemiker Prof. Dr. Clemens Steegborn präsentiert in 'Science' neue, für die Biomedizin wegweisende Forschungsergebnisse zur Rolle des Moleküls NAD⁺ bei der Korrektur von Schäden am Erbgut.

Die Zellen von Menschen und Tieren können Schäden an der DNA, dem Träger der Erbinformation, bis zu einem gewissen Umfang selbst reparieren. Diese Fähigkeit...

Im Focus: Designer-Proteine falten DNA

Florian Praetorius und Prof. Hendrik Dietz von der Technischen Universität München (TUM) haben eine neue Methode entwickelt, mit deren Hilfe sie definierte Hybrid-Strukturen aus DNA und Proteinen aufbauen können. Die Methode eröffnet Möglichkeiten für die zellbiologische Grundlagenforschung und für die Anwendung in Medizin und Biotechnologie.

Desoxyribonukleinsäure – besser bekannt unter der englischen Abkürzung DNA – ist die Trägerin unserer Erbinformation. Für Prof. Hendrik Dietz und Florian...

Im Focus: Fliegende Intensivstationen: Ultraschallgeräte in Rettungshubschraubern können Leben retten

Etwa 21 Millionen Menschen treffen jährlich in deutschen Notaufnahmen ein. Im Kampf zwischen Leben und Tod zählt für diese Patienten jede Minute. Wenn sie schon kurz nach dem Unfall zielgerichtet behandelt werden können, verbessern sich ihre Überlebenschancen erheblich. Damit Notfallmediziner in solchen Fällen schnell die richtige Diagnose stellen können, kommen in den Rettungshubschraubern der DRF Luftrettung und zunehmend auch in Notarzteinsatzfahrzeugen mobile Ultraschallgeräte zum Einsatz. Experten der Deutschen Gesellschaft für Ultraschall in der Medizin e.V. (DEGUM) schulen die Notärzte und Rettungsassistenten.

Mit mobilen Ultraschallgeräten können Notärzte beispielsweise innere Blutungen direkt am Unfallort identifizieren und sie bei Bedarf auch für Untersuchungen im...

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...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Rund 500 Fachleute aus Wissenschaft und Wirtschaft diskutierten über technologische Zukunftsthemen

24.03.2017 | Veranstaltungen

Lebenswichtige Lebensmittelchemie

23.03.2017 | Veranstaltungen

Die „Panama Papers“ aus Programmierersicht

22.03.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Rund 500 Fachleute aus Wissenschaft und Wirtschaft diskutierten über technologische Zukunftsthemen

24.03.2017 | Veranstaltungsnachrichten

Förderung des Instituts für Lasertechnik und Messtechnik in Ulm mit rund 1,63 Millionen Euro

24.03.2017 | Förderungen Preise

TU-Bauingenieure koordinieren EU-Projekt zu Recycling-Beton von über sieben Millionen Euro

24.03.2017 | Förderungen Preise