Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Grundlegender Prozess des Lebens entdeckt

31.03.2005


Der Marburger Biochemiker Roland Lill klärt erstmals auf, warum Mitochondrien "essentiell" für das Überleben von Zellen sind - Neu entdecktes Protein Rli1 spielt zentrale Rolle bei der Übersetzung von Erbinformationen in Proteine



Einen biochemischen Prozess, der schon früh in der Entstehung des Lebens eine wichtige Rolle spielte, hat die Arbeitsgruppe um den Leibniz-Preisträger Professor Dr. Roland Lill, Direktor des Instituts für Zytobiologie der Philipps-Universität Marburg, aufgeklärt. Bereits vor einigen Jahren hatte Lill die schon lange gestellte Frage beantwortet, warum Mitochondrien - die Kraftwerke der Zelle - eine für das Überleben von Zellen unerlässliche, "essentielle" Rolle spielen. Nun berichtete er, welches Protein für diese essentielle Funktion verantwortlich ist, und konnte dessen Aufgabe, nämlich die Produktion von Ribosomen, näher eingrenzen. Ribosomen wiederum spielen eine zentrale Rolle bei der Herstellung von Proteinen aus der Erbsubstanz DNA. Die Ergebnisse seiner Arbeit veröffentlichte Lill nun im Fachjournal der European Molecular Biology Organization (EMBO) unter dem Titel "Biogenesis of cytosolic ribosomes requires the essential iron-sulphur protein Rli1 and mitochondria" (EMBO Journal (2005) 24, 589-598).



Bereits vor fünf Jahren hatten Lill und Mitarbeiter in Zusammenarbeit mit der ungarischen Gruppe um Professor Dr. Gyula Kispal herausgefunden, dass Mitochondrien für die lebenswichtige Bildung von so genannten Eisen-Schwefel-Zentren verantwortlich sind, die - in Proteine eingebaut - zum Beispiel Elektronen übertragen können. Ein wichtiges Beispiel für die Funktion von Eisen-Schwefel-Proteinen ist die zelluläre Veratmung des Sauerstoffs (O2) zu Wasser (H2O). Entgegen der bis dahin gängigen Lehrmeinung erfolgt die Synthese der Eisen-Schwefel-Proteine nicht spontan, sondern in einem komplexen biochemischen Prozess. Bislang hat Lill mit seinen Mitarbeitern zwölf der bisher zwanzig bekannten, meist mitochondrialen Proteine entdeckt, die für diesen Vorgang wichtig sind. Wird die Bildung der Eisen-Schwefel Proteine unterbunden, so stirbt die Zelle, womit gezeigt ist, dass diese Komponenten eine lebenswichtige Funktion ausüben. So konnte nach vielen Jahrzehnten der Mitochondrienforschung endlich die Frage geklärt werden, welcher Prozess diese Organellen zu essentiellen Bestandteilen einer Zelle macht. Für diese Entdeckung war Lill der Leibniz-Preis 2003 - der höchstdotierte Förderpreis der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) - zuerkannt worden. Allerdings war offen geblieben, welches Eisen-Schwefel-Protein es nun genau ist, das den Prozess der Bildung dieser Komponenten in den Mitochondrien essentiell macht und welche Funktion es erfüllt.

In seiner neuen Arbeit berichten Lill und Mitarbeiter nun über die Entdeckung des Proteins Rli1 und seiner Funktion. Bei Untersuchungen am Modellorganismus Hefe fand seine Gruppe in Zusammenarbeit mit der Heidelberger Gruppe um Professor Dr. Ed Hurt heraus, dass Rli1 für die Produktion von Ribosomen zuständig ist. Diese wiederum sind für die "Übersetzung" der genetischen Information in Proteine verantwortlich. "Man kann sich", so Lill, "den Prozess vereinfacht so vorstellen: So genannte Eisen-Schwefel-Zentren werden von einer komplizierten Assemblierungsmaschinerie unter Beteiligung der Mitochondrien gebildet und zur Synthese des Eisen-Schwefel-Proteins Rli1 verwendet. Rli1 hat eine Funktion bei der Bildung von Ribosomen, die wiederum Proteine herstellen. Witzigerweise ergibt dies ein Henne- und Ei-Problem."

"Die Bedeutung dieser Vorgänge für die Evolution ist enorm", sagt Lill. "Sowohl die Ribosomenbiogenese als auch die Herstellung der Eisen-Schwefel-Proteine müssen bei der Entstehung des Lebens bereits sehr früh ’erfunden’ worden sein und sind offensichtlich über Rli1 eng miteinander verknüpft!" Desweiteren müssen Mitochondrien, so der Biochemiker weiter, "spätestens jetzt in einem anderen Licht gesehen werden". Bis heute wurden sie meist nur als Kraftwerke der Zelle betrachtet, da ihre bekannteste biochemische Funktion die Gewinnung von Energie in Form von Adenosintriphosphat (ATP) ist. Doch auch ohne ATP lebt eine Zelle zumindest einige Zeit weiter, wenn sie etwa mit Glukose "gefüttert" wird. "Als viel grundlegender für die Bedeutung der Mitochondrien hat sich nun der in ihnen stattfindende Prozess der Synthese von Eisen-Schwefel-Proteinen herausgestellt", erklärt Lill, "denn dieser ist Voraussetzung dafür, dass Ribosomen entstehen und so die Zelle überhaupt erst in die Lage versetzt wird, ihr genetisches Material auszulesen."

Auch pathologische Störungen bei der Herstellung von Eisen-Schwefel Proteinen sind bekannt. Sie äußern sich beispielsweise in einer neurodegenerativen Krankheit namens Friedreich’s Ataxie, die bei durchschnittlich einem von 50.000 Menschen auftritt und meist zum Tod durch - über eine Kardiomyopathie ausgelöstes - Herzversagen führt. Die Seltenheit dieser Krankheit ist ein Hinweis auf die große Bedeutung der Eisen-Schwefel-Proteinsynthese in Mitochondrien, denn ein solch grundlegender Prozess muss stabil funktionieren, damit er der evolutionären Auslese gewachsen ist.

Kontakt

Professor Dr. Roland Lill: Philipps-Universität Marburg, Institut für Zytobiologie und Zytopathologie, Robert-Koch-Straße 6, 35037 Marburg, Tel.: (06421) 28 66483, E-Mail: lill@staff.uni-marburg.de

Thilo Körkel | idw
Weitere Informationen:
http://www.uni-marburg.de/cyto

Weitere Berichte zu: Eisen-Schwefel-Protein Mitochondrium Protein Prozess Ribosom Rli1 Zelle

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Auf der molekularen Streckbank
24.02.2017 | Technische Universität München

nachricht Sicherungskopie im Zentralhirn: Wie Fruchtfliegen ein Ortsgedächtnis bilden
24.02.2017 | Johannes Gutenberg-Universität Mainz

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: „Vernetzte Autonome Systeme“ von acatech und DFKI auf der CeBIT

Auf der IT-Messe CeBIT vom 20. bis 24. März präsentieren acatech – Deutsche Akademie der Technikwissenschaften und das Deutsche Forschungszentrum für Künstliche Intelligenz (DFKI) in Kooperation mit der Deutschen Messe AG vernetzte Autonome Systeme. In Halle 12 am Stand B 63 erwarten die Besucherinnen und Besucher unter anderem Roboter, die Hand in Hand mit Menschen zusammenarbeiten oder die selbstständig gefährliche Umgebungen erkunden.

Auf der IT-Messe CeBIT vom 20. bis 24. März präsentieren acatech – Deutsche Akademie der Technikwissenschaften und das Deutsche Forschungszentrum für...

Im Focus: Kühler Zwerg und die sieben Planeten

Erdgroße Planeten mit gemäßigtem Klima in System mit ungewöhnlich vielen Planeten entdeckt

In einer Entfernung von nur 40 Lichtjahren haben Astronomen ein System aus sieben erdgroßen Planeten entdeckt. Alle Planeten wurden unter Verwendung von boden-...

Im Focus: Mehr Sicherheit für Flugzeuge

Zwei Entwicklungen am Lehrgebiet Rechnerarchitektur der FernUniversität in Hagen können das Fliegen sicherer machen: ein Flugassistenzsystem, das bei einem totalen Triebwerksausfall zum Einsatz kommt, um den Piloten ein sicheres Gleiten zu einem Notlandeplatz zu ermöglichen, und ein Assistenzsystem für Segelflieger, das ihnen das Erreichen größerer Höhen erleichtert. Präsentiert werden sie von Prof. Dr.-Ing. Wolfram Schiffmann auf der Internationalen Fachmesse für Allgemeine Luftfahrt AERO vom 5. bis 8. April in Friedrichshafen.

Zwei Entwicklungen am Lehrgebiet Rechnerarchitektur der FernUniversität in Hagen können das Fliegen sicherer machen: ein Flugassistenzsystem, das bei einem...

Im Focus: HIGH-TOOL unterstützt Verkehrsplanung in Europa

Forschung am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) unterstützt die Europäische Kommission bei der Verkehrsplanung: Anhand des neuen Modells HIGH-TOOL lässt sich bewerten, wie verkehrspolitische Maßnahmen langfristig auf Wirtschaft, Gesellschaft und Umwelt wirken. HIGH-TOOL ist ein frei zugängliches Modell mit Modulen für Demografie, Wirtschaft und Ressourcen, Fahrzeugbestand, Nachfrage im Personen- und Güterverkehr sowie Umwelt und Sicherheit. An dem nun erfolgreich abgeschlossenen EU-Projekt unter der Koordination des KIT waren acht Partner aus fünf Ländern beteiligt.

Forschung am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) unterstützt die Europäische Kommission bei der Verkehrsplanung: Anhand des neuen Modells HIGH-TOOL lässt...

Im Focus: Zinn in der Photodiode: nächster Schritt zur optischen On-Chip-Datenübertragung

Schon lange suchen Wissenschaftler nach einer geeigneten Lösung, um optische Komponenten auf einem Computerchip zu integrieren. Doch Silizium und Germanium allein – die stoffliche Basis der Chip-Produktion – sind als Lichtquelle kaum geeignet. Jülicher Physiker haben nun gemeinsam mit internationalen Partnern eine Diode vorgestellt, die neben Silizium und Germanium zusätzlich Zinn enthält, um die optischen Eigenschaften zu verbessern. Das Besondere daran: Da alle Elemente der vierten Hauptgruppe angehören, sind sie mit der bestehenden Silizium-Technologie voll kompatibel.

Schon lange suchen Wissenschaftler nach einer geeigneten Lösung, um optische Komponenten auf einem Computerchip zu integrieren. Doch Silizium und Germanium...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Aufbruch: Forschungsmethoden in einer personalisierten Medizin

24.02.2017 | Veranstaltungen

Österreich erzeugt erstmals Erdgas aus Sonnen- und Windenergie

24.02.2017 | Veranstaltungen

Big Data Centrum Ostbayern-Südböhmen startet Veranstaltungsreihe

23.02.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Fraunhofer HHI auf dem Mobile World Congress mit VR- und 5G-Technologien

24.02.2017 | Messenachrichten

MWC 2017: 5G-Hauptstadt Berlin

24.02.2017 | Messenachrichten

Auf der molekularen Streckbank

24.02.2017 | Biowissenschaften Chemie