Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Neue Erkenntnisse über den programmierten Zelltod

06.07.2007
Wissenschaftlern des Nationalen Forschungsschwerpunkts Nanowissenschaften am Swiss Nanoscience Institute der Universität Basel ist es gelungen, einzelne Kanäle in biologischen Membranen mit submolekularer Auflösung abzubilden.

Die abgebildeten Kanäle erlauben den Ionentransport durch die Membran und spielen eine entscheidende Rolle beim programmierten Zelltod (Apoptose). Die Kanäle sind daher ein wichtiges Angriffsziel für neuartige Medikamente beispielsweise gegen Autoimmunerkrankungen, neurodegenerative Krankheiten oder Krebs. Die Resultate der Basler Nanowissenschaftler werden heute (6. Juli 2007) mit Titelbild in der Fachzeitschrift "Journal of Molecular Biology" veröffentlicht.

Eine biologische Zelle enthält verschiedene Bereiche, die durch Membranen voneinander getrennt sind. Damit trotz dieser räumlichen Trennung Ionen und Moleküle ausgetauscht werden können, gibt es Kanäle, die den Fluss kleiner Teilchen durch Membranen erlauben. Auch die "Kraftwerke" der Zelle, die Mitochondrien, sind von einer Doppelmembran vom Zellinneren getrennt. Die Mitochondrien spielen neben ihrer Rolle als Energielieferant der Zelle eine entscheidende Rolle beim programmierten Zelltod, der Apoptose. Treten bestimmte Proteine aus den Mitochondrien in das Zellinnere aus, werden "Killer-Proteine" aktiviert, die zum Absterben der gesamten Zelle führen, ohne benachbarte Zellen zu schädigen. Ein derartiger Mechanismus ist beispielsweise in der Embryonalentwicklung wichtig. Der programmierte Zelltod könnte dem Körper aber auch erlauben, sich gegen die Ausbreitung von Krebszellen zu schützen.

Die Basler Wissenschaftler in der Gruppe von Prof. Andreas Engel haben äussere mitochondriale Membranen isoliert und diese mit Hilfe hoch entwickelter Rasterkraftmikroskopie abgebildet. Sie konnten zeigen, dass in diesen Membranen Kanäle zum Transport von Ionen und Molekülen einzeln und in Gruppierungen existieren. Aufgrund ihrer Form und Grösse wurden sie als spannungsabhängige Anionenkanäle (Voltage Dependent Anion Channels = VDACs) identifiziert. Die Ergebnisse sind besonders aussagekräftig, weil die rasterkraftmikroskopischen Bilder unter physiologisch relevanten Bedingungen und ohne chemische Modifizierung erzielt wurden.

Es ist bis jetzt unklar, wie solche Proteine durch die Mitochondrienmembran in das Zellinnere freigegeben werden. Sicher ist, dass VDACs bei diesem Prozess eine wichtige Rolle spielen. Erstaunlicherweise sind diese Kanäle aber eigentlich zu eng, um den apoptotischen Proteinen den Weg aus dem Mitochondrium zu erlauben. Verschiedene Forschungsergebnisse deuten darauf hin, dass mehrere Kanäle zusammen eine grössere Öffnung in der Membran bilden könnten. Es wird vermutet, dass molekulare Reize eine Neuanordnung dieser VDACs zu einer grossen zentralen Pore induzieren, um so den Transport von bestimmten Proteinen aus den Mitochondrien in das Zellinnere zu ermöglichen. Durch diese Proteine wird die Kette von Reaktionen ausgelöst, die zum Absterben der gesamten Zelle führen. Diese Kanäle in einer intakten nativen Mitochondrienmembran hoch aufgelöst abzubilden, ist somit ein erster Schritt, dem Verständnis des programmierten Zelltodes und damit der Entwicklung neuer Medikamente näherzukommen.

"Diese neuesten Ergebnisse über Mitochondrienmembranen zeigen das Potenzial der Nanowissenschaften, molekularbiologische Prozesse besser zu verstehen. Langfristig werden uns solche Erkenntnisse helfen, neue und bessere Medikamente zu entwickeln, die ganz gezielt im Organismus wirken", kommentiert Prof. Andreas Engel den Erfolg seiner jüngeren Kollegen Dr. Bart Hoogenboom und PD Dr. Dimitrios Fotiadis.

Das Swiss Nanoscience Institute (SNI) geht aus dem Nationalen Forschungsschwerpunkt (NFS) Nanowissenschaften hervor und bildet einen universitären Forschungsschwerpunkt an der Universität Basel. Im SNI wird grundlagenwissenschaftliche mit anwendungsorientierter Forschung verknüpft. Innerhalb verschiedener Projekte beschäftigen sich die Forschenden mit Strukturen im Nanometerbereich. Sie möchten Impulse für Lebenswissenschaften, Nachhaltigkeit, Informations- und Kommunikationstechnologie geben. Die Universität Basel fungiert als Leading House und koordiniert das NFS-Netzwerk aus Hochschul- und Forschungsinstituten und Industriepartnern, das vom Schweizerischen Nationalfonds im Auftrag des Bundes durchgeführt wird, sowie das vom Kanton Aargau finanzierte Argovia-Netzwerk. Mit Gründung des SNI sichert sich die Universität Basel ihre international anerkannte Stellung als Exzellenzzentrum für Nanowissenschaften.

Weitere Auskünfte:

Dr. Bart Hoogenboom, Institut für Physik der Universität Basel, Klingelbergstrasse 82, 4056 Basel, Tel. 0041 061 267 3796 / 22 58, E-Mail: Bart.Hoogenboom@unibas.ch

PD Dr. Dimitrios Fotiadis, M. E. Müller Institut, Biozentrum der Universität Basel, Klingelbergstrasse 70, 4056 Basel, Tel. 0041 061 267 09 49, E-Mail: Dimitrios.Fotiadis@unibas.ch

Christoph Dieffenbacher | idw
Weitere Informationen:
http://www.nanoscience.ch

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Designerviren stacheln Immunabwehr gegen Krebszellen an
26.05.2017 | Universität Basel

nachricht Wachstumsmechanismus der Pilze entschlüsselt
26.05.2017 | Karlsruher Institut für Technologie

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: Lässt sich mit Boten-RNA das Immunsystem gegen Staphylococcus aureus scharf schalten?

Staphylococcus aureus ist aufgrund häufiger Resistenzen gegenüber vielen Antibiotika ein gefürchteter Erreger (MRSA) insbesondere bei Krankenhaus-Infektionen. Forscher des Paul-Ehrlich-Instituts haben immunologische Prozesse identifiziert, die eine erfolgreiche körpereigene, gegen den Erreger gerichtete Abwehr verhindern. Die Forscher konnten zeigen, dass sich durch Übertragung von Protein oder Boten-RNA (mRNA, messenger RNA) des Erregers auf Immunzellen die Immunantwort in Richtung einer aktiven Erregerabwehr verschieben lässt. Dies könnte für die Entwicklung eines wirksamen Impfstoffs bedeutsam sein. Darüber berichtet PLOS Pathogens in seiner Online-Ausgabe vom 25.05.2017.

Staphylococcus aureus (S. aureus) ist ein Bakterium, das bei weit über der Hälfte der Erwachsenen Haut und Schleimhäute besiedelt und dabei normalerweise keine...

Im Focus: Can the immune system be boosted against Staphylococcus aureus by delivery of messenger RNA?

Staphylococcus aureus is a feared pathogen (MRSA, multi-resistant S. aureus) due to frequent resistances against many antibiotics, especially in hospital infections. Researchers at the Paul-Ehrlich-Institut have identified immunological processes that prevent a successful immune response directed against the pathogenic agent. The delivery of bacterial proteins with RNA adjuvant or messenger RNA (mRNA) into immune cells allows the re-direction of the immune response towards an active defense against S. aureus. This could be of significant importance for the development of an effective vaccine. PLOS Pathogens has published these research results online on 25 May 2017.

Staphylococcus aureus (S. aureus) is a bacterium that colonizes by far more than half of the skin and the mucosa of adults, usually without causing infections....

Im Focus: Orientierungslauf im Mikrokosmos

Physiker der Universität Würzburg können auf Knopfdruck einzelne Lichtteilchen erzeugen, die einander ähneln wie ein Ei dem anderen. Zwei neue Studien zeigen nun, welches Potenzial diese Methode hat.

Der Quantencomputer beflügelt seit Jahrzehnten die Phantasie der Wissenschaftler: Er beruht auf grundlegend anderen Phänomenen als ein herkömmlicher Rechner....

Im Focus: A quantum walk of photons

Physicists from the University of Würzburg are capable of generating identical looking single light particles at the push of a button. Two new studies now demonstrate the potential this method holds.

The quantum computer has fuelled the imagination of scientists for decades: It is based on fundamentally different phenomena than a conventional computer....

Im Focus: Tumult im trägen Elektronen-Dasein

Ein internationales Team von Physikern hat erstmals das Streuverhalten von Elektronen in einem nichtleitenden Material direkt beobachtet. Ihre Erkenntnisse könnten der Strahlungsmedizin zu Gute kommen.

Elektronen in nichtleitenden Materialien könnte man Trägheit nachsagen. In der Regel bleiben sie an ihren Plätzen, tief im Inneren eines solchen Atomverbunds....

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Meeresschutz im Fokus: Das IASS auf der UN-Ozean-Konferenz in New York vom 5.-9. Juni

24.05.2017 | Veranstaltungen

Diabetes Kongress in Hamburg beginnt heute: Rund 6000 Teilnehmer werden erwartet

24.05.2017 | Veranstaltungen

Wissensbuffet: „All you can eat – and learn”

24.05.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

DFG fördert 15 neue Sonderforschungsbereiche (SFB)

26.05.2017 | Förderungen Preise

Lässt sich mit Boten-RNA das Immunsystem gegen Staphylococcus aureus scharf schalten?

26.05.2017 | Biowissenschaften Chemie

Unglaublich formbar: Lesen lernen krempelt Gehirn selbst bei Erwachsenen tiefgreifend um

26.05.2017 | Gesellschaftswissenschaften