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 Hemmung von microRNA-29 schützt vor Herzfibrosen
20.11.2017 | Technische Universität München

nachricht Satellitenbilder zur Erfassung von Biodiversität nur bedingt tauglich
20.11.2017 | Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung - UFZ

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: Transparente Beschichtung für Alltagsanwendungen

Sport- und Outdoorbekleidung, die Wasser und Schmutz abweist, oder Windschutzscheiben, an denen kein Wasser kondensiert – viele alltägliche Produkte können von stark wasserabweisenden Beschichtungen profitieren. Am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) haben Forscher um Dr. Bastian E. Rapp einen Werkstoff für solche Beschichtungen entwickelt, der sowohl transparent als auch abriebfest ist: „Fluoropor“, einen fluorierten Polymerschaum mit durchgehender Nano-/Mikrostruktur. Sie stellen ihn in Nature Scientific Reports vor. (DOI: 10.1038/s41598-017-15287-8)

In der Natur ist das Phänomen vor allem bei Lotuspflanzen bekannt: Wassertropfen perlen von der Blattoberfläche einfach ab. Diesen Lotuseffekt ahmen...

Im Focus: Ultrakalte chemische Prozesse: Physikern gelingt beispiellose Vermessung auf Quantenniveau

Wissenschaftler um den Ulmer Physikprofessor Johannes Hecker Denschlag haben chemische Prozesse mit einer beispiellosen Auflösung auf Quantenniveau vermessen. Bei ihrer wissenschaftlichen Arbeit kombinierten die Forscher Theorie und Experiment und können so erstmals die Produktzustandsverteilung über alle Quantenzustände hinweg - unmittelbar nach der Molekülbildung - nachvollziehen. Die Forscher haben ihre Erkenntnisse in der renommierten Fachzeitschrift "Science" publiziert. Durch die Ergebnisse wird ein tieferes Verständnis zunehmend komplexer chemischer Reaktionen möglich, das zukünftig genutzt werden kann, um Reaktionsprozesse auf Quantenniveau zu steuern.

Einer deutsch-amerikanischen Forschergruppe ist es gelungen, chemische Prozesse mit einer nie dagewesenen Auflösung auf Quantenniveau zu vermessen. Dadurch...

Im Focus: Leoniden 2017: Sternschnuppen im Anflug?

Gemeinsame Pressemitteilung der Vereinigung der Sternfreunde und des Hauses der Astronomie in Heidelberg

Die Sternschnuppen der Leoniden sind in diesem Jahr gut zu beobachten, da kein Mondlicht stört. Experten sagen für die Nächte vom 16. auf den 17. und vom 17....

Im Focus: «Kosmische Schlange» lässt die Struktur von fernen Galaxien erkennen

Die Entstehung von Sternen in fernen Galaxien ist noch weitgehend unerforscht. Astronomen der Universität Genf konnten nun erstmals ein sechs Milliarden Lichtjahre entferntes Sternensystem genauer beobachten – und damit frühere Simulationen der Universität Zürich stützen. Ein spezieller Effekt ermöglicht mehrfach reflektierte Bilder, die sich wie eine Schlange durch den Kosmos ziehen.

Heute wissen Astronomen ziemlich genau, wie sich Sterne in der jüngsten kosmischen Vergangenheit gebildet haben. Aber gelten diese Gesetzmässigkeiten auch für...

Im Focus: A “cosmic snake” reveals the structure of remote galaxies

The formation of stars in distant galaxies is still largely unexplored. For the first time, astron-omers at the University of Geneva have now been able to closely observe a star system six billion light-years away. In doing so, they are confirming earlier simulations made by the University of Zurich. One special effect is made possible by the multiple reflections of images that run through the cosmos like a snake.

Today, astronomers have a pretty accurate idea of how stars were formed in the recent cosmic past. But do these laws also apply to older galaxies? For around a...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

500 Kommunikatoren zu Gast in Braunschweig

20.11.2017 | Veranstaltungen

VDI-Expertenforum „Gefährdungsanalyse Trinkwasser"

20.11.2017 | Veranstaltungen

Technologievorsprung durch Textiltechnik

17.11.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Künstliche neuronale Netze: 5-Achs-Fräsbearbeitung lernt, sich selbst zu optimieren

20.11.2017 | Informationstechnologie

Tonmineral bewässert Erdmantel von innen

20.11.2017 | Geowissenschaften

Hemmung von microRNA-29 schützt vor Herzfibrosen

20.11.2017 | Biowissenschaften Chemie