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 Sollbruchstellen im Rückgrat - Bioabbaubare Polymere durch chemische Gasphasenabscheidung
02.12.2016 | Gesellschaft Deutscher Chemiker e.V.

nachricht "Fingerabdruck" diffuser Protonen entschlüsselt
02.12.2016 | Universität Leipzig

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: Greifswalder Forscher dringen mit superauflösendem Mikroskop in zellulären Mikrokosmos ein

Das Institut für Anatomie und Zellbiologie weiht am Montag, 05.12.2016, mit einem wissenschaftlichen Symposium das erste Superresolution-Mikroskop in Greifswald ein. Das Forschungsmikroskop wurde von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) und dem Land Mecklenburg-Vorpommern finanziert. Nun können die Greifswalder Wissenschaftler Strukturen bis zu einer Größe von einigen Millionstel Millimetern mittels Laserlicht sichtbar machen.

Weit über hundert Jahre lang galt die von Ernst Abbe 1873 publizierte Theorie zur Auflösungsgrenze von Lichtmikroskopen als ein in Stein gemeißeltes Gesetz....

Im Focus: Durchbruch in der Diabetesforschung: Pankreaszellen produzieren Insulin durch Malariamedikament

Artemisinine, eine zugelassene Wirkstoffgruppe gegen Malaria, wandelt Glukagon-produzierende Alpha-Zellen der Bauchspeicheldrüse (Pankreas) in insulinproduzierende Zellen um – genau die Zellen, die bei Typ-1-Diabetes geschädigt sind. Das haben Forscher des CeMM Forschungszentrum für Molekulare Medizin der Österreichischen Akademie der Wissenschaften im Rahmen einer internationalen Zusammenarbeit mit modernsten Einzelzell-Analysen herausgefunden. Ihre bahnbrechenden Ergebnisse werden in Cell publiziert und liefern eine vielversprechende Grundlage für neue Therapien gegen Typ-1 Diabetes.

Seit einigen Jahren hatten sich Forscher an diesem Kunstgriff versucht, der eine simple und elegante Heilung des Typ-1 Diabetes versprach: Die vom eigenen...

Im Focus: Makromoleküle: Mit Licht zu Präzisionspolymeren

Chemikern am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) ist es gelungen, den Aufbau von Präzisionspolymeren durch lichtgetriebene chemische Reaktionen gezielt zu steuern. Das Verfahren ermöglicht die genaue, geplante Platzierung der Kettengliedern, den Monomeren, entlang von Polymerketten einheitlicher Länge. Die präzise aufgebauten Makromoleküle bilden festgelegte Eigenschaften aus und eignen sich möglicherweise als Informationsspeicher oder synthetische Biomoleküle. Über die neuartige Synthesereaktion berichten die Wissenschaftler nun in der Open Access Publikation Nature Communications. (DOI: 10.1038/NCOMMS13672)

Chemische Reaktionen lassen sich durch Einwirken von Licht bei Zimmertemperatur auslösen. Die Forscher am KIT nutzen diesen Effekt, um unter Licht die...

Im Focus: Neuer Sensor: Was im Inneren von Schneelawinen vor sich geht

Ein neuer Radarsensor erlaubt Einblicke in die inneren Vorgänge von Schneelawinen. Entwickelt haben ihn Ingenieure der Ruhr-Universität Bochum (RUB) um Dr. Christoph Baer und Timo Jaeschke gemeinsam mit Kollegen aus Innsbruck und Davos. Das Messsystem ist bereits an einem Testhang im Wallis installiert, wo das Schweizer Institut für Schnee- und Lawinenforschung im Winter 2016/17 Messungen damit durchführen möchte.

Die erhobenen Daten sollen in Simulationen einfließen, die das komplexe Geschehen im Inneren von Lawinen detailliert nachbilden. „Was genau passiert, wenn sich...

Im Focus: Neuer Rekord an BESSY II: 10 Millionen Ionen erstmals bis auf 7,4 Kelvin gekühlt

Magnetische Grundzustände von Nickel2-Ionen spektroskopisch ermittelt

Ein internationales Team aus Deutschland, Schweden und Japan hat einen neuen Temperaturrekord für sogenannte Quadrupol-Ionenfallen erreicht, in denen...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Von „Coopetition“ bis „Digitale Union“ – Die Fertigungsindustrien im digitalen Wandel

02.12.2016 | Veranstaltungen

Experten diskutieren Perspektiven schrumpfender Regionen

01.12.2016 | Veranstaltungen

Die Perspektiven der Genom-Editierung in der Landwirtschaft

01.12.2016 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Parkinson-Krankheit und Dystonien: DFG-Forschergruppe eingerichtet

02.12.2016 | Förderungen Preise

Smart Data Transformation – Surfing the Big Wave

02.12.2016 | Studien Analysen

Nach der Befruchtung übernimmt die Eizelle die Führungsrolle

02.12.2016 | Biowissenschaften Chemie