Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Bahnbrechende Entdeckung zum DNA-Reparaturmechanismus

23.12.2005


Biochemiker der Uniklinik Frankfurt am Main entdecken mit Ubiquitin ein entscheidendes Signalmolekül bei der Reparatur der DNA



In der aktuellen Ausgabe des amerikanischen Wissenschaftsmagazins Science (16.12.2005, Seiten 1821-1824) wird über eine erstaunliche Entdeckung berichtet, die einen entscheidenden Beitrag zum Verständnis der molekularen Grundlagen der DNA-Reparatur liefert. Wissenschaftler des Instituts für Biochemie II: Kardiovaskuläre Biochemie, am Klinikum der Johann Wolfgang Goethe-Universität in Frankfurt am Main haben zusammen mit in- und ausländischen Kollegen einen molekularen "Schalter" gefunden, der die Reaktion der Zelle auf Schäden am Erbmolekül DNA bestimmt. Wenn die DNA beispielsweise durch ultraviolette Strahlung der Sonne beschädigt wird, so verhindert dies den ungestörten Ablauf der DNA-Replikation (Verdopplung). Um die beschädigte Stelle zu umgehen, muss die Zelle spezifische Enzyme aktivieren, die als Reparatur-Polymerasen (engl.: translesion polymerases) die DNA-Läsion erkennen und ausbessern können. Die Wissenschaftler konnten zeigen, dass die Fähigkeit dieser Polymerasen, ein kleines Molekül mit der Bezeichnung Ubiquitin zu binden, entscheidend ist, um an der beschädigten DNA-Stelle die Replikation fortzusetzen. Diese Ergebnisse liefern einen langgesuchten Hinweis darauf, wie diese Reparatur-Polymerasen einen Zugang zur beschädigten Stelle bekommen, während die üblichen Polymerasen die DNA nicht weiter replizieren.

... mehr zu:
»Biochemie »DNA »Protein »Ubiquitin »Zelle


"Dieser wichtige biochemische Schalter ist bei Patienten, die an einer Variante der UV-induzierten Hautkrankheit Xeroderma pigmentosum leiden, defekt, was zur Häufung von DNA-Schäden und schließlich zu Hautkrebs führt", erklärt der Leiter dieser Studie, Professor Dr. Ivan Dikic vom Institut für Biochemie II des Universitätsklinikums Frankfurt.

"Durch unsere gemeinsame Studie haben wir neue und erstaunliche Einblicke in diejenigen Mechanismen bekommen, mit denen die Zelle auf die Beschädigung unseres Erbmaterials reagiert", meint Koautor Professor Alan Lehmann, einer der Pioniere auf dem Gebiet der DNA-Reparatur und Vorsitzender des Genome Damage and Stability Centre an der Universität von Sussex in England.

Durch Kombination von experimentellen und bioinformatischen Methoden konnten die Wissenschaftler zwei neue Domänen (funktionelle Einheiten in Proteinen) identifizieren, die in Enzymen das Signalmolekül Ubiquitin binden: UBM und UBZ. Dr. Matthias Peter und seine Kollegen an der Eidgenössischen Technischen Hochschule (ETH) in Zürich kartierten mit Hilfe der Kernresonanzspektroskopie (nuclear magnetic resonance: NMR) die Oberfläche der UBM-Domäne, die Ubiquitin bindet.

Die Aufklärung des sogenannten Ubiquitin-Interaktoms, einem Netzwerk von Proteinen, die Ubiquitin-markierte Moleküle erkennen, ist die Grundlage für ein besseres Verständnis vieler zellulärer Funktionen. "Die Bestimmung spezifischer Ubiquitin bindender Protein-Domänen sowie ihrer Interaktionen innerhalb der Zelle stellen gegenwärtig die größten Herausforderungen auf dem Gebiet der Ubiquitin-Signaltransduktion dar", meint ein Koautor, der Bioinformatiker Dr. Kay Hofmann von der Miltenyi Biotec GmbH in Köln.

Die Wissenschaftler waren überrascht, dass die neu gefundenen Ubiquitin bindenden Domänen in einer Vielzahl von Proteinen existieren, die für die zelluläre Signaltransduktion, die Immunreaktion sowie die Transkription und Replikation von DNA bedeutsam sind. "Dies zeigt eine umfassendere und eher generelle Bedeutung der Ubiquitin-Signaltransduktion bei der Regulation von Zellfunktionen und weist darauf hin, dass ihre Fehlregulation möglicherweise zur Entstehung von Krankheiten beiträgt. Ein detailliertes Verständnis dieser Prozesse kann dabei helfen, Therapien zu verbessern", meint Professor Dr. Dikic.

Professor Dr. Werner Müller-Esterl, Direktor des Instituts für Biochemie II am Universitätsklinikum Frankfurt, unterstreicht, dass der Erfolg dieses Projekts mit dem internationalen und interdisziplinären Umfeld zusammenhängt, das hierfür geschaffen wurde: "Diese Ergebnisse stellen einen Meilenstein auf dem Weg zu einem besseren Verständnis jener Mechanismen dar, mit denen die Replikationsgenauigkeit abgesichert wird. Sie haben bedeutende Auswirkungen für die Entwicklung neuer Arzneimittel gegen Krankheiten des Menschen, die durch fehlerhafte DNA-Reparaturmechanismen verursacht werden".

Für weitere Informationen:

Dipl.-Biol. Stefan Kieß
Presse- und Öffentlichkeitsarbeit
Institut für Biochemie II
Klinikum der J.W. Goethe-Universität Frankfurt/Main
Fon (06 9) 63 01 - 54 50
Fax (06 9) 63 01 - 55 77
E-Mail kiess@em.uni-frankfurt.de

Ricarda Wessinghage
Presse- und Öffentlichkeitsarbeit
Klinikum der J.W. Goethe-Universität Frankfurt/Main
Fon (0 69) 63 01 - 77 64
Fax (0 69) 63 01 - 8 32 22
E-Mail ricarda.wessinghage@kgu.de

Ricarda Wessinghage | idw
Weitere Informationen:
http://www.kgu.de
http://molsig.biochem2.de

Weitere Berichte zu: Biochemie DNA Protein Ubiquitin Zelle

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Up-Scaling: Katalysatorentwicklung im Industriemaßstab
22.11.2017 | Fraunhofer-Institut für Umwelt-, Sicherheits- und Energietechnik UMSICHT

nachricht Ozeanversauerung schädigt Miesmuscheln im Frühstadium
22.11.2017 | GEOMAR Helmholtz-Zentrum für Ozeanforschung Kiel

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: Kleine Strukturen – große Wirkung

Innovative Schutzschicht für geringen Verbrauch künftiger Rolls-Royce Flugtriebwerke entwickelt

Gemeinsam mit Rolls-Royce Deutschland hat das Fraunhofer-Institut für Werkstoff- und Strahltechnik IWS im Rahmen von zwei Vorhaben aus dem...

Im Focus: Nanoparticles help with malaria diagnosis – new rapid test in development

The WHO reports an estimated 429,000 malaria deaths each year. The disease mostly affects tropical and subtropical regions and in particular the African continent. The Fraunhofer Institute for Silicate Research ISC teamed up with the Fraunhofer Institute for Molecular Biology and Applied Ecology IME and the Institute of Tropical Medicine at the University of Tübingen for a new test method to detect malaria parasites in blood. The idea of the research project “NanoFRET” is to develop a highly sensitive and reliable rapid diagnostic test so that patient treatment can begin as early as possible.

Malaria is caused by parasites transmitted by mosquito bite. The most dangerous form of malaria is malaria tropica. Left untreated, it is fatal in most cases....

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....

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

IfBB bei 12th European Bioplastics Conference mit dabei: neue Marktzahlen, neue Forschungsthemen

22.11.2017 | Veranstaltungen

Zahnimplantate: Forschungsergebnisse und ihre Konsequenzen – 31. Kongress der DGI

22.11.2017 | Veranstaltungen

Tagung widmet sich dem Thema Autonomes Fahren

21.11.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Bakterien als Schrittmacher des Darms

22.11.2017 | Biowissenschaften Chemie

Ozeanversauerung schädigt Miesmuscheln im Frühstadium

22.11.2017 | Biowissenschaften Chemie

Die gefrorenen Küsten der Arktis: Ein Lebensraum schmilzt davon

22.11.2017 | Geowissenschaften