Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Proteine arbeiten nur gezuckert

19.04.2007
Mausmodell für die seltene Erbkrankheit LAD II verspricht neue Erkenntnisse bei der Erforschung von Immunreaktionen

Ein kleines Zuckermolekül zeigt als Begleiter von Proteinen große Wirkung. Bemerkbar macht sich das, wenn der Zucker fehlt, wie es unter anderem bei Leukozyten-Adhäsions-Defizienz (LAD II)-Patienten der Fall ist. Bei dieser seltenen Erbkrankheit sind die Zellen nicht in der Lage, Moleküle des Zuckers Fucose an Proteinen anzubringen. Patienten mit dem LAD II-Syndrom können kaum sprechen, nur unsicher gehen und bleiben in ihrem körperlichen Wachstum weit zurück.


Intakte Immunabwehr: weiße Blutkörperchen, die aktivierte Gefäßwände (blau mit dunkelrotem Kern) passieren, bleiben an diesen haften (Adhäsion) und wandern aus dem Blutgefäß hinaus zum Ort der Infektion. Bild: Max-Planck-Institut für molekulare Biomedizin


Bei LAD II-Patienten ist das Zusammenspiel von weißen Blutkörperchen und Endothelzellen gestört, so dass die Leukozyten nicht zum entzündeten Gewebe gelangen. Bild: Max-Planck-Institut für molekulare Biomedizin

Zudem sind sie sehr anfällig für normalerweise harmlose Infektionen, die aber das Leben von LAD II-Patienten bedrohen. Die Forschungsgruppe von Prof. Christian Körner an der Universitätsklinik für Kinder- und Jugendmedizin Heidelberg hat Mäuse hergestellt, die den gleichen genetischen Defekt wie LAD-Patienten aufweisen, und zusammen mit Wissenschaftlern vom Max-Planck-Institut für molekulare Biomedizin in Münster untersucht. Anhand dieser Modellmäuse wollen die Forscher herausfinden, welche Rolle der Zucker Fucose bei der Immunabwehr und der Entwicklung des Gehirns spielt (Journal of Biological Chemistry, 6. April 2007).

Jede Zelle des menschlichen Körpers stellt anhand von Erbinformationen unermüdlich Proteine her, die zum Beispiel als Zellbausteine, als Antikörper oder als Katalysatoren unterschiedliche Aufgaben erfüllen. Fertige Proteine werden zunächst an den Golgi-Apparat der Zelle übergeben, der sie sortiert, umwandelt und nach Bedarf abgibt. Ihre Wirkung erhalten zahlreiche Proteine erst im Golgi-Apparat - durch ein zusätzliches Zucker-Molekül. "Der großen Bedeutung dieser Zucker-Anhänge wird man in den letzten Jahren immer mehr bewusst", betont Martin Wild, der Leiter der Forschungsgruppe "Vaskuläre Glykoimmunologie" am Max-Planck-Institut für molekulare Biomedizin, "Krankheiten wie LAD II machen jedoch deutlich, dass sie eine ganz wesentliche Rolle spielen." Bei LAD II-Patienten ist ein bestimmtes Protein defekt, das als Transporter für die aktivierte Form des Zuckers Fucose (GDP-Fucose) fungiert. Das führt dazu, dass Proteine im Golgi-Apparat nicht mit Fucose-Molekülen versehen werden können - mit verheerenden Folgen für die geistige und körperliche Entwicklung des Patienten.

Die genetisch veränderten Mäuse der Heidelberger Forscher ahmen genau diesen Defekt nach: "Dazu hat man ein bestimmtes Gen deaktiviert, das heißt man schleust eine Fremdsequenz in das Gen ein, so dass es nicht mehr ausgelesen werden kann", erklärt Wild. Aufgrund der Manipulation fehlt den Modellmäusen das Transporter-Protein für die aktivierte Fucose. Sie zeigen ebenso wie LAD II-Patienten Immundefekte und entwickeln sich langsamer als genetisch unveränderte Mäuse. Der Forschungsgruppe um Martin Wild eröffnet die LAD II-Modellmaus einen neuen Zugang, um Immunreaktionen zu erforschen.

Ob die Immunabwehr eines Körpers ihre Aufgabe wirksam erfüllt, hängt vor allem davon ab, wie effizient weiße Blutkörperchen den Ort einer Entzündung erreichen. In einem gesunden Körper werden in der Umgebung einer Infektion die Wände der Blutgefäße, die Endothelzellen, aktiviert. Sie präsentieren auf ihrer Oberfläche dann spezielle Proteine, die Selektine heißen. Weiße Blutkörperchen, die an der aktivierten Gefäßwand vorbeiströmen, binden mithilfe fucosylierter Proteine - Proteine, die mit einem zusätzlichen Fucose-Molekül ausgestattet sind - an die Selektine (Adhäsion), worauf sie die Blutgefäße zum entzündeten Gewebe hin verlassen (Abb. 1).

Bei LAD II-Patienten ist dieser Mechanismus gestört: Weiße Blutkörperchen - auch Leukozyten genannt - können sich mangels richtig "gezuckerter" Proteine nicht an Blutgefäßwänden festheften und gelangen nicht zum Infektionsherd, die Immunabwehr versagt (Abb. 2). Das Fehlen des Fucose-Transporters betrifft alle Zellen des Körpers. "Für die fehlende Immunabwehr sind aber vor allem die defekten Transporter-Proteine in den weißen Blutkörperchen verantwortlich", erläutert Wild.

Andere Symptome des LAD II-Syndroms wie die verlangsamte mentale und körperliche Entwicklung konnten noch nicht entschlüsselt werden. "Der Mechanismus der Entwicklungsstörung kann ein ganz anderer als der beim Immundefekt sein", so Wild. "möglicherweise ist hier nicht die Zelladhäsion gestört, sondern die Signalübertragung zwischen Zellen. Zumindest weiß man, dass die Fucose bei einem wichtigen Signalübertragungsweg eine Rolle spielt. Ob der bei LAD II gestört ist, weiß man allerdings noch nicht."

Anhand der Modellmäuse möchten die Forschungsgruppen von Christian Körner und Markus Sperandio in Heidelberg und Martin Wild in Münster in Zukunft der Bedeutung der Zuckermoleküle entschlüsseln. "Wir versuchen herauszufinden, welche Rolle der Zucker Fucose bei der Entwicklung des Menschen spielt. Das er sehr wichtig ist, ist offensichtlich, da das Fehlen des Transporter-Proteins zu so gravierenden Einschnitten in der geistigen und körperlichen Entwicklung führt", so Wild. Er wird sich am Münsteraner Max-Planck-Institut vor allem der immunologischen Seite des Problems widmen, während sich die Heidelberger Forschungsgruppe auf die neuronalen Aspekte konzentriert.

[hri]

Originalveröffentlichung:

Christina C. Hellbusch, Markus Sperandio, David Frommhold, Sviatlana Yakubenia, Martin K. Wild, Diana Popovici, Dietmar Vestweber, Hermann-Josef Gröne, Kurt von Figura, Torben Lübke, und Christian Körner
Golgi GDP-fucose Transporter-deficient Mice Mimic Congenital Disorder of Glycosylation IIc / Leukocyte Adhesion Deficiency II

Journal of Biological Chemistry, Vol. 282, Issue 14, 10762-10772, April 6, 2007

Dr. Bernd Wirsing | Max-Planck-Gesellschaft
Weitere Informationen:
http://www.mpg.de

Weitere Berichte zu: Blutkörperchen Fucose II-Patienten Immunabwehr LAD Protein Zucker

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Möglicher Zell-Therapieansatz gegen Zytomegalie
22.02.2017 | Medizinische Hochschule Hannover

nachricht Erster Atemzug prägt Immunsystem nachhaltig
22.02.2017 | CeMM Forschungszentrum für Molekulare Medizin der Österreichischen Akademie der Wissenschaften

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: 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...

Im Focus: Innovative Antikörper für die Tumortherapie

Immuntherapie mit Antikörpern stellt heute für viele Krebspatienten einen Erfolg versprechenden Ansatz dar. Weil aber längst nicht alle Patienten nachhaltig von diesen teuren Medikamenten profitieren, wird intensiv an deren Verbesserung gearbeitet. Forschern um Prof. Thomas Valerius an der Christian Albrechts Universität Kiel gelang es nun, innovative Antikörper mit verbesserter Wirkung zu entwickeln.

Immuntherapie mit Antikörpern stellt heute für viele Krebspatienten einen Erfolg versprechenden Ansatz dar. Weil aber längst nicht alle Patienten nachhaltig...

Im Focus: Durchbruch mit einer Kette aus Goldatomen

Einem internationalen Physikerteam mit Konstanzer Beteiligung gelang im Bereich der Nanophysik ein entscheidender Durchbruch zum besseren Verständnis des Wärmetransportes

Einem internationalen Physikerteam mit Konstanzer Beteiligung gelang im Bereich der Nanophysik ein entscheidender Durchbruch zum besseren Verständnis des...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

6. Internationale Fachkonferenz „InnoTesting“ am 23. und 24. Februar 2017 in Wildau

22.02.2017 | Veranstaltungen

Wunderwelt der Mikroben

22.02.2017 | Veranstaltungen

Der Lkw der Zukunft kommt ohne Fahrer aus

21.02.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Ursache für eine erbliche Muskelerkrankung entdeckt

22.02.2017 | Medizin Gesundheit

Möglicher Zell-Therapieansatz gegen Zytomegalie

22.02.2017 | Biowissenschaften Chemie

Meeresforschung in Echtzeit verfolgen

22.02.2017 | Geowissenschaften