Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Was bestimmt Identität und Aussehen unserer Knochen?

14.05.2010
Berliner Wissenschaftler identifizieren wichtige Faktoren für die Entstehung verschiedener Knochenformen

Knochen existieren in vielen unterschiedlichen Formen. Je nach Funktion unterscheiden sich jedoch nicht nur die Formen, auch ihre Entstehung ist unterschiedlich. Wissenschaftlern des Berliner Max-Planck-Instituts für molekulare Genetik und der Charité – Universitätsmedizin Berlin ist es jetzt gelungen, wichtige Faktoren für die Entwicklung bestimmter Knochen zu identifizieren.

In der renommierten Fachzeitschrift „Journal of Clinical Investigation“ beschreiben die Forscher um Stefan Mundlos, dass die Entwicklung der Röhrenknochen von Mittelhand- und Fingerknochen durch das Protein Hoxd13 gesteuert wird. [Villavicencio-Lorini et al., J Clin Invest, May 10, 2010, doi: 10.1172/JCI41554]

Von Knochen hat jeder eine klare Vorstellung. Den wenigsten ist jedoch die Vielfalt des Knochensystems bewusst. Das menschliche Skelett umfasst über 200 Knochen, die praktisch alle unterschiedlich aufgebaut sind. Am kleinsten ist der Steigbügel im Mittelohr, am größten der Oberschenkelknochen. Es gibt kleine, zarte, leichte Knochen; große, lange, schwere Knochen, flache Knochen, runde Knochen und alle Kombinationen der verschiedenen Formen. Entstehung und Aufbau der verschiedenen Knochenarten sind sehr unterschiedlich. Ihre Steuerung erfolgt über ein komplexes Netzwerk aus Signalwegen und genregulatorischen Prozessen. Die zugrunde liegenden molekularen Mechanismen werden intensiv untersucht, um die Entwicklungsprozesse besser zu verstehen, aber auch, um Behandlung von Knochenerkrankungen wie Osteoporose oder die Heilung von Knochenbrüchen zu verbessern.

Forschern des Berliner Max-Planck-Instituts für molekulare Genetik und der Charité – Universitätsmedizin Berlin ist es jetzt gelungen, wichtige Faktoren für die Entwicklung von langen Röhrenknochen zu identifizieren. „Fast alle Knochen entstehen durch die Verknöcherung eines knorpeligen Vorskeletts“, erläutert Stefan Mundlos, in dessen Forschungsgruppe die betreffenden Arbeiten durchgeführt worden sind. „Allerdings unterscheiden sich die Mechanismen, nach denen die verschiedenen Knochen wachsen und schließlich mineralisieren. Lange Röhrenknochen, wie sie in unseren Armen und Beinen vorkommen, haben Gelenkflächen an den Enden und dazwischen den Knochenschaft. Dieser weist im Inneren einen Hohlraum auf, der das Knochenmark enthält. Kurze, runde Knochen, wie sie z.B. in der Handwurzel vorkommen, wachsen hingegen völlig anders. Sie bilden Gelenkflächen um den ganzen Knochen herum und entwickeln keinen Knochenschaft.“ Was die Identität eines langen Röhrenknochen gegenüber einem runden Knochen festlegt, war bisher unbekannt.

Die Wissenschaftler interessierten sich für die Funktion des Proteins Hoxd13 bei der Verknöcherung des Knorpelskeletts. Dazu untersuchten sie Mäuse, bei denen das Protein Hoxd13 verändert und daher nicht mehr funktionsfähig ist. Bei den betroffenen Tieren wurden die Röhrenknochen der Mittelhand und der Finger in runde Handwurzelknochen umgewandelt. Dies zeigte sich zum einen am Fehlen des Knochenschafts, außerdem entstanden zusätzliche Gelenkflächen um die Knochen herum. Diese sind typisch für die Umgebung der Handwurzelknochen und garantieren im Normalfall die Beweglichkeit der Hände und Füße. Durch den Verlust von Hoxd13 kam es zu einer sogenannten „homeotischen Transformation“, also der Umwandlung von einem Körperteil in ein anderes.

Darüber hinaus konnten die Forscher zeigen, dass an dieser Transformation auch andere Hox-Gene beteiligt sind. Sie schließen daraus, dass Hox-Gene eine wichtige Rolle für die Festlegung der verschiedenen Knochenformen spielen, wobei Hoxd13 von besonderer Bedeutung zu sein scheint.

„Bisher gingen Wissenschaftler davon aus, dass Hox-Gene während der frühen Embryonalentwicklung vornehmlich Prozesse der Musterbildung, wie z.B. die Zahl der Finger, steuern“, so Mundlos. „Mit dieser Arbeit zeigen wir, dass Hox-Gene die Gestalt und Identität einzelner Knochen festlegen, indem sie Differenzierungsvorgänge von knochen-bildenden Stammzellen kontrollieren.“

Originalveröffentlichung:
Villavicencio-Lorini P., Kuss P., Friedrich J., Haupt J., Farooq M., Türkmen S., Duboule D., Hecht J., Mundlos S.: Homeobox genes d11-d13 and a13 control mouse autopod cortical bone and joint formation. Journal of Clinical Investigation, May 10, 2010, doi: 10.1172/JCI41554.
Kontakt (Pressestelle):
Dr. Patricia Marquardt
Max-Planck-Institut für molekulare Genetik
Ihnestr. 63-73
14195 Berlin
Tel.: +49 30 8413-1716
Fax: +49 30 8413-1671
Email: patricia.marquardt@molgen.mpg.de

Dr. Patricia Marquardt | idw
Weitere Informationen:
http://www.molgen.mpg.de/research/mundlos/
http://www.molgen.mpg.de

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Bakterieller Untermieter macht Blattnahrung für Käfer verdaulich
17.11.2017 | Max-Planck-Institut für chemische Ökologie

nachricht Neues Werkzeug für gezielten Proteinabbau
17.11.2017 | Max-Planck-Institut für biophysikalische Chemie

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: 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....

Im Focus: «Kosmische Schlange» lässt die Struktur von fernen Galaxien erkennen

Die Entstehung von Sternen in fernen Galaxien ist noch weitgehend unerforscht. Astronomen der Universität Genf konnten nun erstmals ein sechs Milliarden Lichtjahre entferntes Sternensystem genauer beobachten – und damit frühere Simulationen der Universität Zürich stützen. Ein spezieller Effekt ermöglicht mehrfach reflektierte Bilder, die sich wie eine Schlange durch den Kosmos ziehen.

Heute wissen Astronomen ziemlich genau, wie sich Sterne in der jüngsten kosmischen Vergangenheit gebildet haben. Aber gelten diese Gesetzmässigkeiten auch für...

Im Focus: A “cosmic snake” reveals the structure of remote galaxies

The formation of stars in distant galaxies is still largely unexplored. For the first time, astron-omers at the University of Geneva have now been able to closely observe a star system six billion light-years away. In doing so, they are confirming earlier simulations made by the University of Zurich. One special effect is made possible by the multiple reflections of images that run through the cosmos like a snake.

Today, astronomers have a pretty accurate idea of how stars were formed in the recent cosmic past. But do these laws also apply to older galaxies? For around a...

Im Focus: Pflanzenvielfalt von Wäldern aus der Luft abbilden

Produktivität und Stabilität von Waldökosystemen hängen stark von der funktionalen Vielfalt der Pflanzengemeinschaften ab. UZH-Forschenden gelang es, die Pflanzenvielfalt von Wäldern durch Fernerkundung mit Flugzeugen in verschiedenen Massstäben zu messen und zu kartieren – von einzelnen Bäumen bis hin zu ganzen Artengemeinschaften. Die neue Methode ebnet den Weg, um zukünftig die globale Pflanzendiversität aus der Luft und aus dem All zu überwachen.

Ökologische Studien zeigen, dass die Pflanzenvielfalt zentral ist für das Funktionieren von Ökosys-temen. Wälder mit einer höheren funktionalen Vielfalt –...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Technologievorsprung durch Textiltechnik

17.11.2017 | Veranstaltungen

Roboter für ein gesundes Altern: „European Robotics Week 2017“ an der Frankfurt UAS

17.11.2017 | Veranstaltungen

Börse für Zukunftstechnologien – Leichtbautag Stade bringt Unternehmen branchenübergreifend zusammen

17.11.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Technologievorsprung durch Textiltechnik

17.11.2017 | Veranstaltungsnachrichten

IHP präsentiert sich auf der productronica 2017

17.11.2017 | Messenachrichten

Roboter schafft den Salto rückwärts

17.11.2017 | Innovative Produkte