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 Verbesserte Kohlendioxid-Fixierung dank Mikrokompartiment
25.09.2017 | Max-Planck-Institut für Biochemie

nachricht Regenbogenfarben enthüllen Werdegang von Zellen
25.09.2017 | Technische Universität Dresden

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: LaserTAB: Effizientere und präzisere Kontakte dank Roboter-Kollaboration

Auf der diesjährigen productronica in München stellt das Fraunhofer-Institut für Lasertechnik ILT das Laser-Based Tape-Automated Bonding, kurz LaserTAB, vor: Die Aachener Experten zeigen, wie sich dank neuer Optik und Roboter-Unterstützung Batteriezellen und Leistungselektronik effizienter und präziser als bisher lasermikroschweißen lassen.

Auf eine geschickte Kombination von Roboter-Einsatz, Laserscanner mit selbstentwickelter neuer Optik und Prozessüberwachung setzt das Fraunhofer ILT aus Aachen.

Im Focus: LaserTAB: More efficient and precise contacts thanks to human-robot collaboration

At the productronica trade fair in Munich this November, the Fraunhofer Institute for Laser Technology ILT will be presenting Laser-Based Tape-Automated Bonding, LaserTAB for short. The experts from Aachen will be demonstrating how new battery cells and power electronics can be micro-welded more efficiently and precisely than ever before thanks to new optics and robot support.

Fraunhofer ILT from Aachen relies on a clever combination of robotics and a laser scanner with new optics as well as process monitoring, which it has developed...

Im Focus: The pyrenoid is a carbon-fixing liquid droplet

Plants and algae use the enzyme Rubisco to fix carbon dioxide, removing it from the atmosphere and converting it into biomass. Algae have figured out a way to increase the efficiency of carbon fixation. They gather most of their Rubisco into a ball-shaped microcompartment called the pyrenoid, which they flood with a high local concentration of carbon dioxide. A team of scientists at Princeton University, the Carnegie Institution for Science, Stanford University and the Max Plank Institute of Biochemistry have unravelled the mysteries of how the pyrenoid is assembled. These insights can help to engineer crops that remove more carbon dioxide from the atmosphere while producing more food.

A warming planet

Im Focus: Hochpräzise Verschaltung in der Hirnrinde

Es ist noch immer weitgehend unbekannt, wie die komplexen neuronalen Netzwerke im Gehirn aufgebaut sind. Insbesondere in der Hirnrinde der Säugetiere, wo Sehen, Denken und Orientierung berechnet werden, sind die Regeln, nach denen die Nervenzellen miteinander verschaltet sind, nur unzureichend erforscht. Wissenschaftler um Moritz Helmstaedter vom Max-Planck-Institut für Hirnforschung in Frankfurt am Main und Helene Schmidt vom Bernstein-Zentrum der Humboldt-Universität in Berlin haben nun in dem Teil der Großhirnrinde, der für die räumliche Orientierung zuständig ist, ein überraschend präzises Verschaltungsmuster der Nervenzellen entdeckt.

Wie die Forscher in Nature berichten (Schmidt et al., 2017. Axonal synapse sorting in medial entorhinal cortex, DOI: 10.1038/nature24005), haben die...

Im Focus: Highly precise wiring in the Cerebral Cortex

Our brains house extremely complex neuronal circuits, whose detailed structures are still largely unknown. This is especially true for the so-called cerebral cortex of mammals, where among other things vision, thoughts or spatial orientation are being computed. Here the rules by which nerve cells are connected to each other are only partly understood. A team of scientists around Moritz Helmstaedter at the Frankfiurt Max Planck Institute for Brain Research and Helene Schmidt (Humboldt University in Berlin) have now discovered a surprisingly precise nerve cell connectivity pattern in the part of the cerebral cortex that is responsible for orienting the individual animal or human in space.

The researchers report online in Nature (Schmidt et al., 2017. Axonal synapse sorting in medial entorhinal cortex, DOI: 10.1038/nature24005) that synapses in...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Legionellen? Nein danke!

25.09.2017 | Veranstaltungen

Posterblitz und neue Planeten

25.09.2017 | Veranstaltungen

Hochschule Karlsruhe richtet internationale Konferenz mit Schwerpunkt Informatik aus

25.09.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Legionellen? Nein danke!

25.09.2017 | Veranstaltungsnachrichten

Hochvolt-Lösungen für die nächste Fahrzeuggeneration!

25.09.2017 | Seminare Workshops

Seminar zum 3D-Drucken am Direct Manufacturing Center am

25.09.2017 | Seminare Workshops