Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Evolution der Zellkraftwerke

18.05.2016

Das Protein OXA spielt eine wichtige Rolle beim Einbau von Eiweißmolekülen in Mitochondrien

In menschlichen Zellen übernehmen Mitochondrien die Rolle von Kraftwerken. Die freiwerdende Energie treibt den Stoffwechsel der Zellen an. Doch woher stammen diese Kraftwerke und wie werden sie aufgebaut? Freiburger Forscherinnen und Forscher haben untersucht, welche Rolle die so genannte Oxidase Assemblierungsmaschine (OXA) für die Bildung der mitochondrialen Innenmembran und die Energieversorgung von Zellen spielt.


Fluoreszenzmikroskopie des mitochondrialen Netzwerkes (links, grün) und das entsprechende lichtmikroskopische Bild (rechts) einer sich teilenden Hefezelle. Bilder: Nils Wiedemann, Universität Freiburg

Das Team um Dr. Jan Höpker, Dr. Silke Oeljeklaus, Prof. Dr. Nikolaus Pfanner, Dr. Sebastian Stiller, Prof. Dr. Bettina Warscheid und Prof. Dr. Nils Wiedemann hat nachgewiesen, dass dieser Proteinkomplex essentiell für den Einbau bestimmter Proteine, die wichtige Funktionen für die Zellatmung oder andere Vorgänge erfüllen, in die Innenmembran von Mitochondrien ist. Die Forschungsergebnisse wurden in der Fachzeitschrift „Cell Metabolism“ veröffentlicht.

Mitochondrien stammen von einem Bakterium ab und besitzen daher ein eigenes Erbsubstanzmolekül, auf dem der Aufbau einiger Proteine gespeichert ist. Eine OXA verwandte Maschine war schon im bakteriellen Vorläufer der Mitochondrien zu finden und ist in der Evolution erhalten geblieben. OXA baut die Proteine, die gemäß der Erbsubstanz des Mitochondriums gefertigt werden, in dessen innere Membran ein.

Die Erbinformation von 99 Prozent der Proteine, aus denen sich die Mitochondrien zusammensetzen, ist dagegen im Zellkern gespeichert: Die Zelle bildet diese Eiweißmoleküle im Zellwasser, dem Cytosol. Danach importieren die Kanäle TOM, „Translocase of the Outer Membrane“, und TIM, „Translocase of the Inner Membrane“, in der äußeren und der inneren Membran sie in die Mitochondrien. Wie viele dieser importierten Proteine ebenfalls von OXA in die Innenmembran eingebaut werden, war bislang unklar.

Die Freiburger Forscher haben systematisch nach Proteinen gesucht, die OXA nach dem Import über TOM und TIM in die Innenmembran einbaut. Mithilfe von quantitativen massenspektrometrischen Untersuchungen haben die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler mitochondriale Innenmembranproteine identifiziert, die in Zellen ohne OXA in geringerer Menge vorhanden waren. Indem die Forscher den Einbau radioaktiv markierter Proteine in die Innenmembran der Mitochondrien verfolgten, wiesen sie nach, dass OXA dabei nötig ist.

Die importierten OXA-abhängigen Proteine haben wichtige Funktionen, zum Beispiel bei der Zellatmung, dem Austausch von Metallionen, biochemischen Reaktionen und beim Einbau der Proteine, die den Austausch der Stoffwechselprodukte über die Innenmembran ermöglichen.

Sind Einbau oder Funktion dieser Zellatmungsproteine nicht gewährleistet, entstehen mitochondrial bedingte neuromuskuläre Krankheiten oder Krebserkrankungen. Somit ist der in der Evolution erhalten gebliebene OXA-abhängige Einbau der Innenmembranproteine grundlegend wichtig für die Bildung der mitochondrialen Innenmembran und die Energieversorgung menschlicher Zellen.

Nikolaus Pfanner und Nils Wiedemann leiten Arbeitsgruppen am Institut für Biochemie und Molekularbiologie der Universität Freiburg. Sebastian Stiller forscht in Wiedemanns Arbeitsgruppe. Jan Höpker war Mitglied in Pfanners Arbeitsgruppe. Bettina Warscheid ist Professorin am Institut für Biologie II. Silke Oeljeklaus ist Wissenschaftlerin in Warscheids Arbeitsgruppe. Pfanner, Warscheid und Wiedemann sind Mitglieder des Freiburger Exzellenzclusters BIOSS Centre for Biological Signalling Studies und der Spemann Graduate School of Biology and Medicine der Albert-Ludwigs-Universität.

Originalpublikation:
Sebastian B. Stiller, Jan Höpker, Silke Oeljeklaus, Conny Schütze, Sandra G. Schrempp, Jens Vent-Schmidt, Susanne E. Horvath, Ann E. Frazier, Natalia Gebert, Martin van der Laan, Maria Bohnert, Bettina Warscheid, Nikolaus Pfanner, Nils Wiedemann (2016): Mitochondrial OXA Translocase Plays a Major Role in Biogenesis of Inner-Membrane Proteins. Cell Metabolism, DOI: http://dx.doi.org/10.1016/j.cmet.2016.04.005.

Kontakt:
Prof. Dr. Nils Wiedemann
Institut für Biochemie und Molekularbiologie
Albert-Ludwigs-Universität Freiburg
Tel.: 0761/203-5280
E-Mail: nils.wiedemann@biochemie.uni-freiburg.de

Rudolf-Werner Dreier | idw - Informationsdienst Wissenschaft
Weitere Informationen:
http://www.uni-freiburg.de/

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Schnelle individualisierte Therapiewahl durch Sortierung von Biomolekülen und Zellen mit Licht
18.10.2017 | Fraunhofer-Institut für Lasertechnik ILT

nachricht Pflanzen können drei Eltern haben
18.10.2017 | Universität Bremen

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: Schnelle individualisierte Therapiewahl durch Sortierung von Biomolekülen und Zellen mit Licht

Im Blut zirkulierende Biomoleküle und Zellen sind Träger diagnostischer Information, deren Analyse hochwirksame, individuelle Therapien ermöglichen. Um diese Information zu erschließen, haben Wissenschaftler des Fraunhofer-Instituts für Lasertechnik ILT ein Mikrochip-basiertes Diagnosegerät entwickelt: Der »AnaLighter« analysiert und sortiert klinisch relevante Biomoleküle und Zellen in einer Blutprobe mit Licht. Dadurch können Frühdiagnosen beispielsweise von Tumor- sowie Herz-Kreislauf-Erkrankungen gestellt und patientenindividuelle Therapien eingeleitet werden. Experten des Fraunhofer ILT stellen diese Technologie vom 13.–16. November auf der COMPAMED 2017 in Düsseldorf vor.

Der »AnaLighter« ist ein kompaktes Diagnosegerät zum Sortieren von Zellen und Biomolekülen. Sein technologischer Kern basiert auf einem optisch schaltbaren...

Im Focus: Neue Möglichkeiten für die Immuntherapie beim Lungenkrebs entdeckt

Eine gemeinsame Studie der Universität Bern und des Inselspitals Bern zeigt, dass spezielle Bindegewebszellen, die in normalen Blutgefässen die Wände abdichten, bei Lungenkrebs nicht mehr richtig funktionieren. Zusätzlich unterdrücken sie die immunologische Bekämpfung des Tumors. Die Resultate legen nahe, dass diese Zellen ein neues Ziel für die Immuntherapie gegen Lungenkarzinome sein könnten.

Lungenkarzinome sind die häufigste Krebsform weltweit. Jährlich werden 1.8 Millionen Neudiagnosen gestellt; und 2016 starben 1.6 Millionen Menschen an der...

Im Focus: Sicheres Bezahlen ohne Datenspur

Ob als Smartphone-App für die Fahrkarte im Nahverkehr, als Geldwertkarten für das Schwimmbad oder in Form einer Bonuskarte für den Supermarkt: Für viele gehören „elektronische Geldbörsen“ längst zum Alltag. Doch vielen Kunden ist nicht klar, dass sie mit der Nutzung dieser Angebote weitestgehend auf ihre Privatsphäre verzichten. Am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) entsteht ein sicheres und anonymes System, das gleichzeitig Alltagstauglichkeit verspricht. Es wird nun auf der Konferenz ACM CCS 2017 in den USA vorgestellt.

Es ist vor allem das fehlende Problembewusstsein, das den Informatiker Andy Rupp von der Arbeitsgruppe „Kryptographie und Sicherheit“ am KIT immer wieder...

Im Focus: Neutron star merger directly observed for the first time

University of Maryland researchers contribute to historic detection of gravitational waves and light created by event

On August 17, 2017, at 12:41:04 UTC, scientists made the first direct observation of a merger between two neutron stars--the dense, collapsed cores that remain...

Im Focus: Breaking: the first light from two neutron stars merging

Seven new papers describe the first-ever detection of light from a gravitational wave source. The event, caused by two neutron stars colliding and merging together, was dubbed GW170817 because it sent ripples through space-time that reached Earth on 2017 August 17. Around the world, hundreds of excited astronomers mobilized quickly and were able to observe the event using numerous telescopes, providing a wealth of new data.

Previous detections of gravitational waves have all involved the merger of two black holes, a feat that won the 2017 Nobel Prize in Physics earlier this month....

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Mobilität 4.0: Konferenz an der Jacobs University

18.10.2017 | Veranstaltungen

Smart MES 2017: die Fertigung der Zukunft

18.10.2017 | Veranstaltungen

DFG unterstützt Kongresse und Tagungen - Dezember 2017

17.10.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Schnelle individualisierte Therapiewahl durch Sortierung von Biomolekülen und Zellen mit Licht

18.10.2017 | Biowissenschaften Chemie

Biokunststoffe könnten auch in Traktoren die Richtung angeben

18.10.2017 | Messenachrichten

»ILIGHTS«-Studie gestartet: Licht soll Wohlbefinden von Schichtarbeitern verbessern

18.10.2017 | Energie und Elektrotechnik