Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

La-Ola-Wellen im Fliegenflügel

26.01.2007
Dresdner Max-Planck-Forscher spüren Morphogenen im Fliegenembryo nach

Bei der frühen Entwicklung eines Organismus spielen sogenannte Gradienten eine wichtige Rolle: Erst wenn die Konzentration bestimmter Signalübertragungsmoleküle (Morphogene) zwischen zwei räumlich definierten Punkten die jeweiligen Schwellenwerte erreicht hat, werden in der Zielzelle die entsprechenden Gene aktiviert. Gleich einer La-Ola-Welle aus Molekülen bewegt sich der Konzentrationsgradient durch den sich entwickelnden Organismus und kontrolliert auf diese Weise über kurze und weite Distanzen hinweg Wachstum sowie Muster- oder Formbildung. Wissenschaftler an zwei Dresdner Max-Planck-Instituten haben nun Biologie und Physik zusammengebracht und so zeigen können, dass die kinetischen Parameter, die unterschiedliche "zelluläre La-Ola-Wellen" steuern, und auch die Transportmechanismen, die von solchen Morphogenen genutzt werden, grundlegend verschieden sind (Science, 26. Januar 2007).


Dpp-Gradient im sich entwickelnden Flügel der Fruchtfliege. Das mit einem grün leuchtenden Protein markierte GFP-Dpp ist als vertikaler Streifen im Zentrum des Flügels zu sehen, es bildet einen Konzentrationsgradienten auf beiden Seiten dieser Quelle. Rot gekennzeichnet sind die Domänen, in denen als Reaktion auf den Dpp-Gradienten das Gen Spalt exprimiert wird. Bild: MPI-CBG, Marcos González-Gaitán

Die Forscher interessierten sich für zwei Morphogene in der Fruchtfliege Drosophila melanogaster: Dpp und Wingless. Sie geben der sich entwickelnden Fliege bei der Bildung des Flügels wichtige Informationen über die Positionierung des wachsenden Körperteils - über zwei unterschiedlich weit reichende Gradienten. Schon in vorhergehenden Experimenten hatte das Forscherteam zeigen können, dass das Protein Sara dafür sorgt, dass die Rezeptoren, mit deren Hilfe die Zelle die Morphogen-Konzentration bestimmt, bei der Zellteilung gleichmäßig auf die entstehenden Tochterzellen verteilt werden, indem es den Dpp-Rezeptor in kleine Bläschen integriert (Science, 17. November 2006). Völlig unklar war jedoch, worauf die unterschiedliche Reichweite der beiden Gradienten beruht. Die Dresdner Wissenschaftler untersuchten daher vier kinetische Schlüsselparameter von Dpp und Wingless: die Produktionsrate, den Diffusionskoeffizienten, die Degradationsrate sowie die sogenannte immobile Fraktion - und stellten fest, dass die gemessenen Parameter der beiden Signalmoleküle im Vergleich sehr unterschiedliche Werte aufwiesen.

Darüber hinaus benötigt Dpp für die Bildung eines Gradienten einen an Dynamin gekoppelten Transport von einer Zelle zur Nachbarzelle - Wingless hingegen nicht. Um das herauszufinden, hatten die Forscher eine Technik eingesetzt, mit der man die Mobilität von Proteinen in einer lebenden Zelle bestimmen kann: Bei der FRAP-Methode (Fluorescence Recovery After Photobleaching) werden fluoreszierende Moleküle in einem definierten Bereich durch einen intensiven Lichtimpuls ausgebleicht. Anschließend wird beobachtet, wie sich die Fluoreszenz in diesem Bereich durch das Einwandern von fluoreszenten Molekülen aus den benachbarten Bereichen wiederherstellt. Werden solche fluoreszenten Moleküle an Proteine gekoppelt, so kann man mit Hilfe der FRAP-Methode kinetische Parameter dieser Proteine bestimmen: Bei sich schnell bewegenden Proteinen wandern Proteine aus den Nachbarbereichen nämlich entsprechend schnell in die gebleichte Region ein - die Fluoreszenz in diesem Bereich wird somit in kurzer Zeit wiederhergestellt. Ist das nicht der Fall und die Bewegung eher langsam, dann kann man daraus schließen, dass sich das Molekül für seine Bewegung offenbar an andere Strukturbausteine in der Zelle anbinden muss: "Wir konnten sehen, dass Dpp eine an Dynamin gekoppelte Endozytose braucht, um von Zelle zu Zelle zu kommen, Wingless hingegen nicht", erklärt Marcos González-Gaitán, Gruppenleiter am Max-Planck-Institut für molekulare Zellbiologie und Genetik und mittlerweile Professor an der Universität Genf.

Die Ergebnisse entstanden aus einer engen Zusammenarbeit der Forscher am Max-Planck-Institut für molekulare Zellbiologie und Genetik mit der Arbeitsgruppe von Frank Jülicher am nahe gelegenen Max-Planck-Institut für Physik komplexer Systeme.

[FF/CB]

Originalveröffentlichung:

Anna Kicheva, Periklis Pantazis, Tobias Bollenbach, Yannis Kalaidzidis, Thomas Bittig, Frank Jülicher & Marcos González-Gaitán
Kinetics of Morphogen Gradient Formation
Science, January 26, 2007
Boekel, C., Anja Schwabedissen, Entchev, E., Renaud, O. & González-Gaitán, M.
SARA endosomes and the maintenance of Dpp signaling levels across mitosis
Science, November 17, 2006

Dr. Andreas Trepte | Max-Planck-Gesellschaft
Weitere Informationen:
http://www.mpg.de

Weitere Berichte zu: DPP Gradient Max-Planck-Institut Molekül Morphogen Protein Zelle

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Kupferhydroxid-Nanopartikel schützen vor toxischen Sauerstoffradikalen im Zigarettenrauch
30.03.2017 | Johannes Gutenberg-Universität Mainz

nachricht Nierentransplantationen: Weisse Blutzellen kontrollieren Virusvermehrung
30.03.2017 | Universität Basel

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: Atome rennen sehen - Phasenübergang live beobachtet

Ein Wimpernschlag ist unendlich lang dagegen – innerhalb von 350 Billiardsteln einer Sekunde arrangieren sich die Atome neu. Das renommierte Fachmagazin Nature berichtet in seiner aktuellen Ausgabe*: Wissenschaftler vom Center for Nanointegration (CENIDE) der Universität Duisburg-Essen (UDE) haben die Bewegungen eines eindimensionalen Materials erstmals live verfolgen können. Dazu arbeiteten sie mit Kollegen der Universität Paderborn zusammen. Die Forscher fanden heraus, dass die Beschleunigung der Atome jeden Porsche stehenlässt.

Egal wie klein sie sind, die uns im Alltag umgebenden Dinge sind dreidimensional: Salzkristalle, Pollen, Staub. Selbst Alufolie hat eine gewisse Dicke. Das...

Im Focus: Kleinstmagnete für zukünftige Datenspeicher

Ein internationales Forscherteam unter der Leitung von Chemikern der ETH Zürich hat eine neue Methode entwickelt, um eine Oberfläche mit einzelnen magnetisierbaren Atomen zu bestücken. Interessant ist dies insbesondere für die Entwicklung neuartiger winziger Datenträger.

Die Idee ist faszinierend: Auf kleinstem Platz könnten riesige Datenmengen gespeichert werden, wenn man für eine Informationseinheit (in der binären...

Im Focus: Quantenkommunikation: Wie man das Rauschen überlistet

Wie kann man Quanteninformation zuverlässig übertragen, wenn man in der Verbindungsleitung mit störendem Rauschen zu kämpfen hat? Uni Innsbruck und TU Wien präsentieren neue Lösungen.

Wir kommunizieren heute mit Hilfe von Funksignalen, wir schicken elektrische Impulse durch lange Leitungen – doch das könnte sich bald ändern. Derzeit wird...

Im Focus: Entwicklung miniaturisierter Lichtmikroskope - „ChipScope“ will ins Innere lebender Zellen blicken

Das Institut für Halbleitertechnik und das Institut für Physikalische und Theoretische Chemie, beide Mitglieder des Laboratory for Emerging Nanometrology (LENA), der Technischen Universität Braunschweig, sind Partner des kürzlich gestarteten EU-Forschungsprojektes ChipScope. Ziel ist es, ein neues, extrem kleines Lichtmikroskop zu entwickeln. Damit soll das Innere lebender Zellen in Echtzeit beobachtet werden können. Sieben Institute in fünf europäischen Ländern beteiligen sich über die nächsten vier Jahre an diesem technologisch anspruchsvollen Projekt.

Die zukünftigen Einsatzmöglichkeiten des neu zu entwickelnden und nur wenige Millimeter großen Mikroskops sind äußerst vielfältig. Die Projektpartner haben...

Im Focus: A Challenging European Research Project to Develop New Tiny Microscopes

The Institute of Semiconductor Technology and the Institute of Physical and Theoretical Chemistry, both members of the Laboratory for Emerging Nanometrology (LENA), at Technische Universität Braunschweig are partners in a new European research project entitled ChipScope, which aims to develop a completely new and extremely small optical microscope capable of observing the interior of living cells in real time. A consortium of 7 partners from 5 countries will tackle this issue with very ambitious objectives during a four-year research program.

To demonstrate the usefulness of this new scientific tool, at the end of the project the developed chip-sized microscope will be used to observe in real-time...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Industriearbeitskreis »Prozesskontrolle in der Lasermaterialbearbeitung ICPC« lädt nach Aachen ein

28.03.2017 | Veranstaltungen

Neue Methoden für zuverlässige Mikroelektronik: Internationale Experten treffen sich in Halle

28.03.2017 | Veranstaltungen

Wie Menschen wachsen

27.03.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Atome rennen sehen - Phasenübergang live beobachtet

30.03.2017 | Physik Astronomie

Herzerkrankungen: Wenn weniger mehr ist

30.03.2017 | Medizin Gesundheit

Flipper auf atomarem Niveau

30.03.2017 | Physik Astronomie