Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Wie Moleküle in den Zellkern gelangen

12.10.2007
Wissenschaftler des Nationalen Forschungsschwerpunkts (NFS) Nanowissenschaften am Swiss Nanoscience Institute (SNI) haben mit einem innovativen Ansatz entziffert, wie Makromoleküle die Barriere in das Innere des Zellkerns passieren können.

Die Studie des Forscherteams vom Biozentrum der Universität Basel und des Institute of Materials Research and Engineering in Singapur, die letzte Woche online im renommierten Wissenschaftsmagazin "Science" veröffentlicht wurde, hat damit ein Mysterium aufgeklärt.

In jeder tierischen oder menschlichen Zelle herrscht ein stetiger Austausch von Molekülen zwischen Zellkern und Zellplasma. Der Transport der verschiedenen Substanzen geschieht über Schleusen in der Kernmembran, die den Zellkern umgibt und ihn vom Zellplasma trennt. Diese Schleusen, auch Kernporenkomplexe genannt, bestehen aus etwa dreissig verschiedenen Eiweissen (Nukleoporine), die symmetrisch um eine zentrale Pore angeordnet sind.

In früheren Untersuchungen konnte das Forscherteam um Dr. Roderick Lim, Dr. Birthe Fahrenkrog und Prof. Ueli Aebi vom Biozentrum der Universität Basel bereits zeigen, dass diese Eiweisse ungefaltet wie Tentakel aus der Pore ragen und eine pilzkopfartige Barriere für grössere Moleküle bilden.

Jetzt haben die Wissenschaftler anhand von rasterkraftmikroskopischen in vitro Messungen gezeigt, wie grössere Moleküle aktiv durch die Kernporenkomplexe gelangen. Die Cargomoleküle müssen sich zunächst mit bestimmten Transportrezeptoren (Karyopherin-beta1) assoziieren. Bei der Passage durch die Pore binden diese Transportrezeptoren an die "Tentakeleiweisse" der Pore.

Ausgelöst durch diese Bindung kollabieren die Tentakel und ziehen damit den gebunden Transportrezeptor zusammen mit dem Cargomoleküle ins Innere und schliesslich durch die Pore. Ein weiteres Protein im Kern (RanGTP) kehrt diesen Prozess wieder um: die Bindung der Transportrezeptoren mit den Tentakeleiweissen wird gelöst, das Cargomoleküle wird im Kern frei gesetzt, die Tentakeleiweisse strecken sich und die pilzkopfartige Barriere kann wieder Moleküle am Eintritt in die Pore hindern.

Die Prozesse, die beim Transport durch die Kernmembran in und aus dem Kern ablaufen, spielen sich in Grössenordnungen von Nanometern ab. Daher untersuchen die Wissenschaftler die Vorgänge auch rasterkraftmikroskopisch im Nanometermassstab. Sie haben diese Erkenntnisse jedoch auch mit in situ Beobachtungen an Oozyten untermauert und damit den selektiven Transport von Molekülen durch die Kernmembran weitestgehend aufgeklärt. Die Veröffentlichung der Ergebnisse im Wissenschaftsmagazin "Science" unterstreicht die Bedeutung der Untersuchungen.

Auch der Schweizerische Nationalfonds hat die Arbeiten von Dr. Roderick Lim und Prof. Ueli Aebi kürzlich gewürdigt, indem er den Wissenschaftlern ein eigenes Forschungsprojekt mit einer Fördersumme von 530'000 Franken für die kommenden drei Jahre genehmigt hat.

Orginalbeitrag
Roderick Y.H. Lim, Birthe Fahrenkrog, Joachim Köser, Kyrill Schwarz-Herion, Jie Deng, and Ueli Aebi
Nanomechanical Basis of Selective Gating by the Nuclear Pore Complex
Published online October 4, 2007 in Science Express, DOI: 10.1126/science.1145980
Swiss Nanoscience Institute (SNI)
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.

Hans Syfrig | idw
Weitere Informationen:
http://www.unibas.ch/index.cfm?CE2C8B4D3005C8DEA3309F84D354E973

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Stottern: Stoppsignale im Gehirn verhindern flüssiges Sprechen
12.12.2017 | Max-Planck-Institut für Kognitions- und Neurowissenschaften

nachricht Undercover im Kampf gegen Tuberkulose
12.12.2017 | Gesellschaft Deutscher Chemiker e.V.

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: Long-lived storage of a photonic qubit for worldwide teleportation

MPQ scientists achieve long storage times for photonic quantum bits which break the lower bound for direct teleportation in a global quantum network.

Concerning the development of quantum memories for the realization of global quantum networks, scientists of the Quantum Dynamics Division led by Professor...

Im Focus: Electromagnetic water cloak eliminates drag and wake

Detailed calculations show water cloaks are feasible with today's technology

Researchers have developed a water cloaking concept based on electromagnetic forces that could eliminate an object's wake, greatly reducing its drag while...

Im Focus: Neue Einblicke in die Materie: Hochdruckforschung in Kombination mit NMR-Spektroskopie

Forschern der Universität Bayreuth und des Karlsruhe Institute of Technology (KIT) ist es erstmals gelungen, die magnetische Kernresonanzspektroskopie (NMR) in Experimenten anzuwenden, bei denen Materialproben unter sehr hohen Drücken – ähnlich denen im unteren Erdmantel – analysiert werden. Das in der Zeitschrift Science Advances vorgestellte Verfahren verspricht neue Erkenntnisse über Elementarteilchen, die sich unter hohen Drücken oft anders verhalten als unter Normalbedingungen. Es wird voraussichtlich technologische Innovationen fördern, aber auch neue Einblicke in das Erdinnere und die Erdgeschichte, insbesondere die Bedingungen für die Entstehung von Leben, ermöglichen.

Diamanten setzen Materie unter Hochdruck

Im Focus: Scientists channel graphene to understand filtration and ion transport into cells

Tiny pores at a cell's entryway act as miniature bouncers, letting in some electrically charged atoms--ions--but blocking others. Operating as exquisitely sensitive filters, these "ion channels" play a critical role in biological functions such as muscle contraction and the firing of brain cells.

To rapidly transport the right ions through the cell membrane, the tiny channels rely on a complex interplay between the ions and surrounding molecules,...

Im Focus: Stabile Quantenbits

Physiker aus Konstanz, Princeton und Maryland schaffen ein stabiles Quantengatter als Grundelement für den Quantencomputer

Meilenstein auf dem Weg zum Quantencomputer: Wissenschaftler der Universität Konstanz, der Princeton University sowie der University of Maryland entwickeln ein...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Innovative Strategien zur Bekämpfung von parasitären Würmern

08.12.2017 | Veranstaltungen

Hohe Heilungschancen bei Lymphomen im Kindesalter

07.12.2017 | Veranstaltungen

Der Roboter im Pflegeheim – bald Wirklichkeit?

05.12.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Mit Quantenmechanik zu neuen Solarzellen: Forschungspreis für Bayreuther Physikerin

12.12.2017 | Förderungen Preise

Stottern: Stoppsignale im Gehirn verhindern flüssiges Sprechen

12.12.2017 | Biowissenschaften Chemie

E-Mobilität: Neues Hybridspeicherkonzept soll Reichweite und Leistung erhöhen

12.12.2017 | Energie und Elektrotechnik