Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Neue Erkenntnisse zur Erbgut-Verdoppelung: LMU-Forscher analysieren Helikasen-Struktur

12.06.2007
Ein Team um den Biochemiker Professor Karl-Peter Hopfner, Fakultät für Chemie und Pharmazie sowie Genzentrum der Ludwig-Maximilians-Universität (LMU) München, hat erstmals den strukturellen Aufbau der Helikase "Hel308" aus dem Archaebakterium Archaeoglobus fulgidus im Komplex mit einem kurzen Erbgutstrang aufgeklärt.

Ein ähnliches Protein kommt auch im menschlichen Organismus vor und erfüllt dort die gleichen Aufgaben wie in dem Bakterium. Es initiiert die Aufspaltung des Erbguts (DNA), damit diese anschließend verdoppelt oder repariert werden kann. Neben der Struktur von "Hel308" konnten die Wissenschaftler zudem beobachten, welche Mechanismen Helikasen während der ersten Schritte bei der Aufspaltung des Erbguts einer Zelle einsetzen und woher sie ihre Energie beziehen.

Bei der Vervielfältigung und Reparatur des Erbinformationsträgers (DNA) einer Zelle nehmen die Helikasen eine wichtige Rolle ein. Die Helikasen initiieren die Entwindung der Einzelstränge der Basenpaare, die in einer Doppelhelixstruktur vorliegen. An diese Entwindung schließt sich dann direkt die Verdopplung der Erbgutstränge an. Eingeteilt sind die Helikasen in mindestens drei Überordnungen, den so genannten Superfamilien (SF). Ihre Untersuchung führten die Münchner Biochemiker Karl-Peter Hopfner, Katharina Büttner und Sebastian Nehring an der Helikase "Hel308" des Archaebakteriums Archaeoglobus fulgidus durch. Für ihre Studie brachten die Forscher einen Komplex aus einem kurzen Erbgutstrang des Bakteriums mit insgesamt 15 Basenpaaren und der Helikase "Hel308" in einen kristallinen Zustand., Anschließend wurde der Komplex mit einer Röntgenstrukturanalyse durchleuchtet. Ebenso wurde die Helikase ohne den Erbgutstrang untersucht.

"Wir konnten direkt 'sehen', wie sich die Helikase ähnlich wie eine Raupe über die Basenpaare der DNA bewegt", erklärt Hopfner. Bei diesem Vorgang machten die Forscher eine überraschende Entdeckung: Die Helikase zog ihre Entwindungsenergie für die ersten Schritte der DNA-Teilung nicht aus dem Adenosintriphosphat (ATP), wie es bislang vermutet wurde. "Die Energie erhält die Helikase zunächst einmal aus der Bindungsenergie an das Erbgut der Zelle und anschließend, zur weiteren Bewegung, aus dem ATP", sagt Hopfner. Dabei sind die Distanzen, die "Hel308" bei der Erbgut-Entwindung zurücklegt, minimal. Sie erfolgen schrittweise von Basenpaar zu Basenpaar. "Rund 0,6 Nanometer ist so ein Schritt lang", erklärt Hopfner. Zudem konnten die Münchner Wissenschaftler erstmals eine bestimmte Haarnadelstruktur auf "Hel308" lokalisieren. Diese so genannte Beta-Haarnadelstruktur wirkt entscheidend mit bei der initialen Entwindung des Erbguts. Sie wirkt dabei wie ein Pflug, der durch die DNA fährt und die Basenpaare trennt.

Eine ähnliche Haarnadelstruktur gibt es auch auf einer Helikase, die bei dem Hepatitis-C Virus NS3 aktiv an der Aufspaltung des Erbguts beteiligt ist. Die Forscher vermuten, dass diese Struktur noch in zahlreichen weiteren Helikasen des Typs SF2 vorhanden sein könnte. Zudem wurden aber auch Unterschiede zu Helikasen des Typs SF1 deutlich. Während Helikasen des Typs SF2 eher wie ein Pflug arbeiten, schälen Helikasen des Typs SF1 einen Strang von dem anderen ab.

Wie die Helikasen vom Typ SF2 die Entwindung des Erbguts bewerkstelligen ist bis heute weit weniger gut erforscht als bei den Helikasen des Typs SF1. Mit ihren Ergebnissen konnten die Forscher nun erstmals die Unterschiede zwischen den Helikasen-Typen SF1 und SF2 verdeutlichen. Dazu haben die Münchner Biochemiker einen wichtigen Schritt zum besseren Verständnis der Mechanismen beigetragen, die bei den Helikasen vom Typ SF2 die Auftrennung des Erbguts einleiten.

Die neuen Erkenntnisse über die Mechanismen der Aufspaltung des Erbgutes durch "Hel308" könnten nun helfen, wirkungsvollere Medikamente, etwa gegen das Hepatitis C-Virus, zu entwickeln. Denn Helikasen, die - wie "Hel308" - meist den Superfamilien 2 und 3 angehören, sind wichtige Zielenzyme bei der Entwicklung von Inhibitoren, also Hemmstoffen gegen Krankheiten wie Hepatitis C.

Veröffentlichung:
"Structural basis for DNA duplex separation by a superfamily 2 helicase", Karl-Peter Hopfner, Katharina Büttner, Sebastian Nehring, Nature Structural & Molecular Biology.
Ansprechpartner:
Prof. Dr. Karl-Peter Hopfner
Fakultät für Chemie und Pharmazie
Genzentrum der LMU
Tel: 089 / 2180 76 953
Fax: 2180 76 999
E-Mail: hopfner@lmb.uni-muenchen.de

Luise Dirscherl | idw
Weitere Informationen:
http://www.uni-muenchen.de/

Weitere Berichte zu: Aufspaltung Basenpaar DNA Erbgut Hel308" Helikase Helikasen Hepatitis C SF1 SF2

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