Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Das „Gaspedal“ molekularer Motoren: Was Peroxisomen zum Schadstoffabbau antreibt

22.09.2014

Bochumer und Dortmunder Forscher entdecken neue Funktion eines alten Bekannten

Peroxisomen sind lebenswichtige Zellbestandteile, die Zellgifte und langkettige Fettsäuren abbauen. Fehlfunktionen führen zu schweren, oft tödlichen Erkrankungen. Die genauen Arbeitsabläufe der Peroxisomen untersuchen RUB-Forscher seit 25 Jahren. Jetzt ist es ihnen in Zusammenarbeit mit Dortmunder Kollegen des ISAS (Leibniz-Institut für Analytische Wissenschaften) gelungen, das „molekulare Gaspedal“ zu identifizieren, das die Arbeitsabläufe der Peroxisomen aktiviert.


Der lösliche Pex22C-Baustein beschleunigt auch ohne den Ankeranteil Pex22N die Ub-Aktivität der peroxisomalen Ub-Maschinerie, wodurch erst der Import von Enzymen ins Peroxisom möglich ist.

Abbildung: Harald Platta

Überraschenderweise ist es ein alter Bekannter: ein bestimmtes Modul des bekannten Proteins Pex22p, das bisher lediglich für ein Ankerprotein gehalten wurde. Über ihre Ergebnisse berichten die Forscher in PloS One.

Entscheidend: Der Import von Enzymen ins Peroxisom

Peroxisomen sind von zentraler Bedeutung für den enzymatischen Abbau von langkettigen Fettsäuren und Zellgiften. Damit sie diese Aufgabe wahrnehmen können, müssen sie zunächst die entsprechenden Enzyme in ihr Inneres importieren. Den Großteil bringt der Importrezeptor Pex5p ins Peroxisom. Dieser Rezeptor wiederum wird durch das Protein Ubiquitin (Ub) reguliert: Die Modifikation des Rezeptors mit einem Ub-Molekül ermöglicht den Eintritt in eine neue Import-Reaktion für weitere ins Peroxisom zu transportierende Enzyme.

Als Anker verkannt

In vorangegangen Arbeiten konnten das Team um Jun.-Prof. Harald Platta, Dr. Fouzi El Magraoui und Prof. Ralf Erdmann bereits die grundlegende Zusammensetzung der peroxisomalen Ub-Maschinerie bestimmen. Sie identifizierten sechs dazugehörige Proteine und teilten sie in drei funktionell verschiedene Gruppen ein. „Uns blieb aber unklar, wie diese molekulare Maschinerie aktiviert beziehungsweise ihre Aktivität verstärkt wird“, erklärt Harald Platta.

In der aktuellen Studie gelang den Forschern die Identifizierung des Bausteins, dem diese zentrale Aufgabe zukommt. „Überraschenderweise handelt es sich dabei nicht um ein bisher unbekanntes Protein, sondern um den Bestandteil eins bekannten Proteins, des schon identifizierten Pex22p“, so Platta. „Bisher hatten wir angenommen, dass Pex22p lediglich als Ankerprotein fungiert und durch die Bindung des löslichen Pex4p an die Membran der Peroxisomen dessen Funktion indirekt unterstützt.“

Forschung nach dem Baukastenprinzip

Um herauszufinden, welche Bestandteile eine Bedeutung haben, setzten die Forscher sie nach dem Baukastenprinzip mittels genetischer Fusionen in verschiedenen Kombinationen zusammen. Dabei stellte sich heraus, dass der Membranankeranteil des Pex22p völlig unwichtig war, solange das lösliche Pex4p an den in der Zelle funktionell nicht beteiligten Membranankeranteil des Pex3p an das Peroxisom gebunden wird.

Diese Kombination zeigt eine geringe Ub-Aktivität, die zu klein ist, um genug Import-Rezeptoren zu modifizieren und den Import von Enzymen in das Peroxisom anzutreiben. Erst wenn Pex22(C) zusätzlich hinzugefügt wird, steigt die Ub-Aktivität und ermöglicht, dass genügend Enzyme ins Peroxisom importiert werden um die Funktionalität des Peroxisoms zu gewährleisten.

Nicht nur nach Neuem suchen, sondern auch Bekanntes neu betrachten

Die Entdeckung dieses „Gaspedals“ der peroxisomalen Ub- und – damit gekoppelt – der Importmaschinerie, hat nicht nur Bedeutung für das Verständnis peroxisomaler Erkrankungen wie des Zellweger-Syndroms. „Es zeigt auch, dass ganz allgemein in biochemischen Systemen einige zentrale Proteine gleich mehrere wichtige Aufgaben erfüllen können“, erklärt Harald Platta.

„Bei der Analyse der molekularen Grundlage verschiedener biochemisch definierter Erkrankungen wird es künftig ganz allgemein von Bedeutung sein, fehlende Aktivitäten eines Systems nicht nur durch die Suche nach neuen, unbekannten Proteinen identifizieren zu wollen. Unsere Studie zeigt grundsätzlich, dass eine solche fehlende Funktion vielleicht schon in einem bereits bekannten Protein ‚versteckt‘ sein kann.“

Titelaufnahme

El Magraoui et al.: The cytosolic domain of Pex22p stimulates the Pex4p-dependent ubiquitination of the PTS1-receptor. In: PLoS One, 9(8): e105894. doi:10.1371/journal.pone.0105894

Weitere Informationen

Jun.-Prof. Dr. Harald W. Platta, Institut für Biochemie & Pathobiochemie, AG Biochemie Intrazellulärer Transportprozesse (B.I.T.), Medizinische Fakultät der Ruhr-Universität, 44780 Bochum, Tel. 0234/32-24968, Harald.Platta@rub.de

Weitere Informationen:

http://www.ruhr-uni-bochum.de/biochem/system/bictp/index.html.de - Homepage
http://www.pertrans.org/index.html.en - Forschergruppe „PerTrans“ FOR 1905
http://aktuell.ruhr-uni-bochum.de/pm2013/pm00269.html.de - Frühere Presseinfo zum Proteinimport in Peroxisomen
http://www.pm.ruhr-uni-bochum.de/pm2007/msg00151.htm - Frühere Presseinfo zum Proteinimport in Peroxisomen

Meike Drießen | idw - Informationsdienst Wissenschaft

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Einblick ins geschlossene Enzym
26.06.2017 | Universität Konstanz

nachricht 'Fix Me Another Marguerite!'
23.06.2017 | Universität Regensburg

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: Hyperspektrale Bildgebung zur 100%-Inspektion von Oberflächen und Schichten

„Mehr sehen, als das Auge erlaubt“, das ist ein Anspruch, dem die Hyperspektrale Bildgebung (HSI) gerecht wird. Die neue Kameratechnologie ermöglicht, Licht nicht nur ortsaufgelöst, sondern simultan auch spektral aufgelöst aufzuzeichnen. Das bedeutet, dass zur Informationsgewinnung nicht nur herkömmlich drei spektrale Bänder (RGB), sondern bis zu eintausend genutzt werden.

Das Fraunhofer IWS Dresden entwickelt eine integrierte HSI-Lösung, die das Potenzial der HSI-Technologie in zuverlässige Hard- und Software überführt und für...

Im Focus: Can we see monkeys from space? Emerging technologies to map biodiversity

An international team of scientists has proposed a new multi-disciplinary approach in which an array of new technologies will allow us to map biodiversity and the risks that wildlife is facing at the scale of whole landscapes. The findings are published in Nature Ecology and Evolution. This international research is led by the Kunming Institute of Zoology from China, University of East Anglia, University of Leicester and the Leibniz Institute for Zoo and Wildlife Research.

Using a combination of satellite and ground data, the team proposes that it is now possible to map biodiversity with an accuracy that has not been previously...

Im Focus: Klima-Satellit: Mit robuster Lasertechnik Methan auf der Spur

Hitzewellen in der Arktis, längere Vegetationsperioden in Europa, schwere Überschwemmungen in Westafrika – mit Hilfe des deutsch-französischen Satelliten MERLIN wollen Wissenschaftler ab 2021 die Emissionen des Treibhausgases Methan auf der Erde erforschen. Möglich macht das ein neues robustes Lasersystem des Fraunhofer-Instituts für Lasertechnologie ILT in Aachen, das eine bisher unerreichte Messgenauigkeit erzielt.

Methan entsteht unter anderem bei Fäulnisprozessen. Es ist 25-mal wirksamer als das klimaschädliche Kohlendioxid, kommt in der Erdatmosphäre aber lange nicht...

Im Focus: Climate satellite: Tracking methane with robust laser technology

Heatwaves in the Arctic, longer periods of vegetation in Europe, severe floods in West Africa – starting in 2021, scientists want to explore the emissions of the greenhouse gas methane with the German-French satellite MERLIN. This is made possible by a new robust laser system of the Fraunhofer Institute for Laser Technology ILT in Aachen, which achieves unprecedented measurement accuracy.

Methane is primarily the result of the decomposition of organic matter. The gas has a 25 times greater warming potential than carbon dioxide, but is not as...

Im Focus: How protons move through a fuel cell

Hydrogen is regarded as the energy source of the future: It is produced with solar power and can be used to generate heat and electricity in fuel cells. Empa researchers have now succeeded in decoding the movement of hydrogen ions in crystals – a key step towards more efficient energy conversion in the hydrogen industry of tomorrow.

As charge carriers, electrons and ions play the leading role in electrochemical energy storage devices and converters such as batteries and fuel cells. Proton...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Future Security Conference 2017 in Nürnberg - Call for Papers bis 31. Juli

26.06.2017 | Veranstaltungen

Von Batterieforschung bis Optoelektronik

23.06.2017 | Veranstaltungen

10. HDT-Tagung: Elektrische Antriebstechnologie für Hybrid- und Elektrofahrzeuge

22.06.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Einblick ins geschlossene Enzym

26.06.2017 | Biowissenschaften Chemie

Laser – World of Photonics: Offene und flexible Montageplattform für optische Systeme

26.06.2017 | Messenachrichten

Biophotonische Innovationen auf der LASER World of PHOTONICS 2017

26.06.2017 | Messenachrichten