Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Drehtür am Zellkern: Wie Shuttle-Proteine die Kernpore steuern

04.09.2017

Kernporen sind winzige Kanäle, durch die Stoffe zwischen Zellkern und Zytoplasma transportiert werden. Das gängige Modell zur Regulierung dieses nuklearen Transports könnte nun durch eine neue Studie von Forschern der Universität Basel widerlegt worden sein. Die im «Journal of Cell Biology» veröffentlichte Studie zeigt, dass Shuttle-Proteine, sogenannte Importine, die Funktion der nuklearen Poren steuern. Bislang ging man vom Gegenteil aus und nahm an, dass die nuklearen Poren den Importin-Shuttle steuern würden.

Im Kern jeder Zelle befindet sich die Erbinformation. Geschützt werden diese von einer Membran, die den Kern umschliesst und die etliche Kernporen enthält. Diese Poren ermöglichen Proteinen, sogenannten Importinen, Moleküle hinein und hinaus zu transportieren.


Shuttle-Proteine an der Kernpore funktionieren wie eine Drehtür.

Immanuel Wagner/imma.tv

Das Forschungsteam von Prof. Dr. Roderick Lim, Argovia-Professor am Biozentrum und dem Swiss Nanoscience Institut der Universität Basel, konnte nun entgegen früherer Annahmen zeigen, dass der Kernporenkomplex nicht wie ein einfacher Filter den Transportprozess reguliert. Vielmehr kooperieren verschiedene Importine miteinander, um die Pore wie eine Drehtür kontinuierlich zu öffnen und zu schliessen.

Importine regulieren die nuklearen Poren

Lange Zeit gingen Forscher davon aus, dass ein molekularer Filter innerhalb des Kernporenkomplexes den Durchgang von Molekülen in den Zellkern verhindert oder ermöglicht. Lims aktuelle Studie zeigt nun, dass dieser Filter als Barriere allein nicht ausreicht, sondern lediglich die grundlegende Infrastruktur bietet. Stattdessen fungieren die mit einer Fracht beladene Importine wie Helfer, die die Barriere am Kernporenkomplex steuern.

Darüber hinaus zeigt das Team von Lim, wie der Shuttle-Service der Importine mit deren Funktion als Barriere gekoppelt ist. Es gibt zwei Formen dieser Shuttle-Proteine, die miteinander interagieren: Importin alpha und beta. Während Importin beta der Ladung den Zugang in die Pore ermöglicht, bestimmt Importin alpha, welche Ladung in den Kern eindringen darf.

Das Team fand nun heraus, dass Importin alpha wie ein molekularer Schalter funktioniert, der hilft, Importin beta freizusetzen oder zu binden, um die Pore zu öffnen oder zu schliessen. Denn sobald Importin alpha fehlt, verliert Importin beta seine Fähigkeit innerhalb des Kernporenkanals hin und her zu pendeln.

Die Bedeutung von Importinen bei Krankheiten

Die Erkenntnisse der Studie haben auch Auswirkungen auf das Verständnis von Krankheiten, die mit einem fehlerhaften Proteintransport an den Kernporen zusammenhängen, wie beispielsweise Krebserkrankungen.

«Wir dachten immer, dass der nukleare Porenkomplex eine eigenständige Maschine sei, die den Transport von Molekülen kontrolliert», sagt Lim.

«Jetzt verstehen wir viel besser, wie das Zusammenspiel von Importin alpha und beta den nuklearen Porenkomplex reguliert und so den kontinuierlichen Transport sicherstellt. Ist die Funktion von Importin alpha gestört, kommt die Drehtür zum Stillstand und wichtige Proteine gelangen nicht mehr an ihr Ziel im Zellkern. Ähnlich verhält es sich, wenn Importin beta nicht einwandfrei funktioniert: Ist die Pore defekt, können unerwünschte Substanzen in den Zellkern gelangen und ihn vergiften.»

Originalbeitrag

Larisa E. Kapinos, Binlu Huang, Chantal Rencurel and Roderick Y.H. Lim
Karyopherins regulate nuclear pore complex barrier and transport function
Journal of Cell Biology (2017), doi: 10.1083/jcb.201702092

Weitere Auskünfte

Prof. Dr. Roderick Lim, Universität Basel, Biozentrum und Swiss Nanoscience Institute, Tel. +41 61 207 20 83, E-Mail: roderick.lim@unibas.ch

Heike Sacher, Biozentrum, Kommunikation, Tel. +41 61 207 14 49, E-Mail: heike.sacher@unibas.ch

Weitere Informationen:

https://www.unibas.ch/de/Aktuell/News/Uni-Research/Drehtuer-am-Zellkern-Wie-Shut...

Heike Sacher | Universität Basel

Weitere Berichte zu: Drehtür Kernpore Kernporen Kernporenkomplex Moleküle Nanoscience Poren Porenkomplex Zellkern

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Software mit Grips
20.04.2018 | Max-Planck-Institut für Hirnforschung, Frankfurt am Main

nachricht Einen Schritt näher an die Wirklichkeit
20.04.2018 | Max-Planck-Institut für Entwicklungsbiologie

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: Software mit Grips

Ein computergestütztes Netzwerk zeigt, wie die Ionenkanäle in der Membran von Nervenzellen so verschiedenartige Fähigkeiten wie Kurzzeitgedächtnis und Hirnwellen steuern können

Nervenzellen, die auch dann aktiv sind, wenn der auslösende Reiz verstummt ist, sind die Grundlage für ein Kurzzeitgedächtnis. Durch rhythmisch aktive...

Im Focus: Der komplette Zellatlas und Stammbaum eines unsterblichen Plattwurms

Von einer einzigen Stammzelle zur Vielzahl hochdifferenzierter Körperzellen: Den vollständigen Stammbaum eines ausgewachsenen Organismus haben Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler aus Berlin und München in „Science“ publiziert. Entscheidend war der kombinierte Einsatz von RNA- und computerbasierten Technologien.

Wie werden aus einheitlichen Stammzellen komplexe Körperzellen mit sehr unterschiedlichen Funktionen? Die Differenzierung von Stammzellen in verschiedenste...

Im Focus: Spider silk key to new bone-fixing composite

University of Connecticut researchers have created a biodegradable composite made of silk fibers that can be used to repair broken load-bearing bones without the complications sometimes presented by other materials.

Repairing major load-bearing bones such as those in the leg can be a long and uncomfortable process.

Im Focus: Verbesserte Stabilität von Kunststoff-Leuchtdioden

Polymer-Leuchtdioden (PLEDs) sind attraktiv für den Einsatz in großflächigen Displays und Lichtpanelen, aber ihre begrenzte Stabilität verhindert die Kommerzialisierung. Wissenschaftler aus dem Max-Planck-Institut für Polymerforschung (MPIP) in Mainz haben jetzt die Ursachen der Instabilität aufgedeckt.

Bildschirme und Smartphones, die gerollt und hochgeklappt werden können, sind Anwendungen, die in Zukunft durch die Entwicklung von polymerbasierten...

Im Focus: Writing and deleting magnets with lasers

Study published in the journal ACS Applied Materials & Interfaces is the outcome of an international effort that included teams from Dresden and Berlin in Germany, and the US.

Scientists at the Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (HZDR) together with colleagues from the Helmholtz-Zentrum Berlin (HZB) and the University of Virginia...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Internationale Konferenz zur Digitalisierung

19.04.2018 | Veranstaltungen

124. Internistenkongress in Mannheim: Internisten rücken Altersmedizin in den Fokus

19.04.2018 | Veranstaltungen

DFG unterstützt Kongresse und Tagungen - Juni 2018

17.04.2018 | Veranstaltungen

VideoLinks
Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

Grösster Elektrolaster der Welt nimmt Arbeit auf

20.04.2018 | Interdisziplinäre Forschung

Bilder magnetischer Strukturen auf der Nano-Skala

20.04.2018 | Physik Astronomie

Kieler Forschende entschlüsseln neuen Baustein in der Entwicklung des globalen Klimas

20.04.2018 | Geowissenschaften

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics