Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Fahrticket für Reisen innerhalb von Zellen gefunden

19.12.2014

Forscher der Universitätsmedizin Göttingen (UMG) entdecken neues Prinzip der Regulation von Genen. Veröffentlicht in der Internet-Zeitschrift eLife.

Start und Stopp – klare Ansagen wie diese galten bisher als eine Art Qualitäts-sicherung bei der Herstellung von Eiweißstoffen (Proteinen) in Körperzellen. Forscher an der Universitätsmedizin Göttingen (UMG) haben jetzt herausgefunden: Das Überlesen des Stopp-Signals kann biologisch wichtig sein und sogar weiter führen.


Lactatdehydrogenase (LDH) ist ein altbekanntes Enzym, das aus vier Untereinheiten besteht. Forscher an der UMG haben herausgefunden, dass diese Untereinheiten deren Enden Anhängsel bekommen.....

Abbildung: aus Schueren et al. eLife 2014;3:e03640


Ein neuer Mechanismus der Genregulation. (...)

Grafik: umg/thoms

Ein Team von Molekularmedizinern unter der Leitung von Priv.-Doz. Dr. Sven Thoms, Klinik für Kinder- und Jugendheilkunde der Universitätsmedizin Göttingen (UMG), hat jetzt einen neuen Mechanismus entdeckt, wie Proteine an bestimmte Orte innerhalb der Zelle gelangen können. Das Ergebnis der Forschungen: Durch das Überlesen eines Stopp-Codons entsteht ein Fahrticket zu Reisezielen innerhalb der Zelle. Die Forschungsergebnisse wurden veröffentlich in der Internet-Zeitschrift „elife“.

Originalveröffentlichung: Schueren et al. (2014) Peroxisomal lactate dehydrogenase is generated by translational readthrough in mammals.
eLife 2014;3:e03640, DOI: http://dx.doi.org/10.7554/eLife.03640

Jede Körperzelle kann Proteine (Eiweißstoffe) durch Verkettung von Aminosäuren herstellen. In der Regel beginnt die Proteinproduktion an Ribosomen mit einem Start-Codon und endet mit einem Stopp-Codon. Dabei kommt es immer wieder mal vor, dass bei der Proteinherstellung das Stopp-Codon überlesen wird. Die Produktion geht dann weiter, bis ein anderes Stopp-Codon das Wachsen der Proteinkette stoppt. Durch das Überlesen des Stopp-Codons wird das Protein um ein Anhängsel verlängert. Da kein biologischer Vorgang in Körperzellen mit 100-prozentiger Genauigkeit abläuft, kann das im Prinzip bei jedem Protein passieren.

Die Zelle versucht aber mit vielen Mitteln, diese Fehlinterpretation von Stopp-Codons zu verhindern. Bisher dachte man, dass das gelegentliche Überlesen von Stopp-Codons ein unvermeidlicher Vorgang ist und von den Zellen einfach in Kauf genommen wird. Die Arbeitsgruppe von Priv.-Doz. Dr. Sven Thoms in der Klinik für Kinder- und Jugendheilkunde (Direkto-rin: Prof. Dr. Jutta Gärtner) an der Universitätsmedizin Göttingen hat in Zusammenarbeit mit Thomas Lingner, Institut für Bioinformatik der UMG, herausgefunden, dass das Überlesen eines Stopp-Codons nicht unbedingt eine unerwünschte Nebenerscheinung der Proteinherstellung ist.

FORSCHUNGSERGEBNISSE IM DETAIL
Die Göttinger Forscher entdeckten, dass ungefähr zwei Prozent eines altbekannten Enzyms sich durch das Überlesen des Stopp-Codons verlängert: Es handelt sich um die Laktatdehydrogenase (LDH). Das Enzym spielt eine wichtige Rolle bei der Energiegewinnung in jedem Organismus. Dr. Thoms und Mitarbeiter konnten zeigen: Das Anhängsel, das durch das Überlesen des Stopp-Codons bei der Herstellung dieses Enzyms entsteht, trägt eine wichtige Information. Erst diese angehängte Information bewirkt, dass das Enzym LDH nicht im Zytoplasma der Zelle bleibt, sondern zu Zellorganellen, den Peroxisomen, transportiert wird. Die Göttinger Molekularmediziner haben damit einen neuen Mechanismus entdeckt, wie beim Menschen Proteine an bestimmte Orte in der Zelle gelangen können.

LDH hat in Peroxisomen eine wichtige Aufgabe. Das von der LDH gebildete Laktat (Milchsäure) dient dazu, die Stoffwechselfunktion von Peroxisomen in Schwung zu halten. Wenn durch einen genetischen Defekt der Stoffwechsel von Peroxisomen eingeschränkt ist, kann das schwerwiegende angeborene Erkrankungen zu Folge haben.

Die Göttinger Forscher entdeckten die neue Form der LDH, indem sie das gesamte menschliche Genom mit einem speziellen mathematischen Algorithmus abgesucht haben. Dieser kann vorhersagen, wie wahrscheinlich ein Stopp-Codon überlesen wird. In Zukunft wollen die Biowissenschaftler diesen Ansatz dazu verwenden, um weitere Zellproteine zu finden, die diesen neuen und ungewöhnlichen Mechanismus des Überlesens von Stopp-Codons für ihre Funktion nutzen. Sie wollen ihre Entdeckung zudem in der therapeutischen Forschung zu genetischen Krankheiten einsetzen, die durch vorzeitige Stopp-Codons verursacht werden.

eLife ist eine neue Internet-Zeitschrift, die von dem Nobelpreisträger Randy Schekman begründet wurde, und die von der Max-Planck-Gesellschaft (Deutschland), dem Howard Hughes Medical Institute (USA) und vom Welcome Trust (England) gefördert wird. Die Zeitschrift ist open access: die Artikel sind für jeden frei zugänglich.

Abb.1: Lactatdehydrogenase (LDH) ist ein altbekanntes Enzym, das aus vier Untereinheiten besteht, die hier in grün, rot, beige und orange dargestellt sind. Forscher an der UMG haben herausgefunden, dass diese Untereinheiten an den gelb markierten Enden Anhängsel bekommen können, mit deren Hilfe LDH ins Peroxisom transportiert wird. Diese Anhängsel mit der Adressierung für Peroxisomen entstehen, indem bei einem Teil der LDH das Stopp-Codon überlesen wird. Abbildung: aus Schueren et al. eLife 2014;3:e03640.

Abb. 2: Auf der Boten-RNA (mRNA) ist die Information für alle Proteine kodiert. Bei der Proteinherstellung (Translation) werden die Information der mRNA in jeder Körperzelle in Protein übersetzt. Ein Stopp-Codon auf der mRNA signalisiert normalerweise das Ende der Translation. Thoms und Kollegen erkannten, dass bei ca. 2% aller Laktatdehydrogenase (LDH)-Moleküle das Stopp-Codon überlesen wird (readthrough). Dadurch bekommt die LDH ein kleines Anhängsel, das die Adressierung für ein Zellorganell enthält, das sich in jeder Körperzelle befindet: das Peroxisom. So kann die Zelle sicherstellen, dass immer ein bestimmter Anteil der LDH in das Peroxisom gelangt und dort aktiv sein kann. Schema: umg/Thoms

WEITERE INFORMATIONEN:
Universitätsmedizin Göttingen, Georg-August-Universität
Klinik für Kinder- und Jugendmedizin
Priv.-Doz. Dr. Sven Thoms
sven.thoms@med.uni-goettingen.de

Stefan Weller | Universitätsmedizin Göttingen - Georg-August-Universität

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Akute Myeloische Leukämie: Ulmer erforschen bisher unbekannten Mechanismus der Blutkrebsentstehung
26.04.2017 | Universität Ulm

nachricht Zusammenhang zwischen Immunsystem, Hirnstruktur und Gedächtnis entdeckt
26.04.2017 | Universität Basel

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: Weltweit einzigartiger Windkanal im Leipziger Wolkenlabor hat Betrieb aufgenommen

Am Leibniz-Institut für Troposphärenforschung (TROPOS) ist am Dienstag eine weltweit einzigartige Anlage in Betrieb genommen worden, mit der die Einflüsse von Turbulenzen auf Wolkenprozesse unter präzise einstellbaren Versuchsbedingungen untersucht werden können. Der neue Windkanal ist Teil des Leipziger Wolkenlabors, in dem seit 2006 verschiedenste Wolkenprozesse simuliert werden. Unter Laborbedingungen wurden z.B. das Entstehen und Gefrieren von Wolken nachgestellt. Wie stark Luftverwirbelungen diese Prozesse beeinflussen, konnte bisher noch nicht untersucht werden. Deshalb entstand in den letzten Jahren eine ergänzende Anlage für rund eine Million Euro.

Die von dieser Anlage zu erwarteten neuen Erkenntnisse sind wichtig für das Verständnis von Wetter und Klima, wie etwa die Bildung von Niederschlag und die...

Im Focus: Nanoskopie auf dem Chip: Mikroskopie in HD-Qualität

Neue Erfindung der Universitäten Bielefeld und Tromsø (Norwegen)

Physiker der Universität Bielefeld und der norwegischen Universität Tromsø haben einen Chip entwickelt, der super-auflösende Lichtmikroskopie, auch...

Im Focus: Löschbare Tinte für den 3-D-Druck

Im 3-D-Druckverfahren durch Direktes Laserschreiben können Mikrometer-große Strukturen mit genau definierten Eigenschaften geschrieben werden. Forscher des Karlsruher Institus für Technologie (KIT) haben ein Verfahren entwickelt, durch das sich die 3-D-Tinte für die Drucker wieder ‚wegwischen‘ lässt. Die bis zu hundert Nanometer kleinen Strukturen lassen sich dadurch wiederholt auflösen und neu schreiben - ein Nanometer entspricht einem millionstel Millimeter. Die Entwicklung eröffnet der 3-D-Fertigungstechnik vielfältige neue Anwendungen, zum Beispiel in der Biologie oder Materialentwicklung.

Beim Direkten Laserschreiben erzeugt ein computergesteuerter, fokussierter Laserstrahl in einem Fotolack wie ein Stift die Struktur. „Eine Tinte zu entwickeln,...

Im Focus: Leichtbau serientauglich machen

Immer mehr Autobauer setzen auf Karosserieteile aus kohlenstofffaserverstärktem Kunststoff (CFK). Dennoch müssen Fertigungs- und Reparaturkosten weiter gesenkt werden, um CFK kostengünstig nutzbar zu machen. Das Laser Zentrum Hannover e.V. (LZH) hat daher zusammen mit der Volkswagen AG und fünf weiteren Partnern im Projekt HolQueSt 3D Laserprozesse zum automatisierten Besäumen, Bohren und Reparieren von dreidimensionalen Bauteilen entwickelt.

Automatisiert ablaufende Bearbeitungsprozesse sind die Grundlage, um CFK-Bauteile endgültig in die Serienproduktion zu bringen. Ausgerichtet an einem...

Im Focus: Making lightweight construction suitable for series production

More and more automobile companies are focusing on body parts made of carbon fiber reinforced plastics (CFRP). However, manufacturing and repair costs must be further reduced in order to make CFRP more economical in use. Together with the Volkswagen AG and five other partners in the project HolQueSt 3D, the Laser Zentrum Hannover e.V. (LZH) has developed laser processes for the automatic trimming, drilling and repair of three-dimensional components.

Automated manufacturing processes are the basis for ultimately establishing the series production of CFRP components. In the project HolQueSt 3D, the LZH has...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Ballungsräume Europas

26.04.2017 | Veranstaltungen

200 Weltneuheiten beim Innovationstag Mittelstand in Berlin

26.04.2017 | Veranstaltungen

123. Internistenkongress: Wie digitale Technik die Patientenversorgung verändert

26.04.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Akute Myeloische Leukämie: Ulmer erforschen bisher unbekannten Mechanismus der Blutkrebsentstehung

26.04.2017 | Biowissenschaften Chemie

Naturkatastrophen kosten Winzer jährlich Milliarden

26.04.2017 | Interdisziplinäre Forschung

Zusammenhang zwischen Immunsystem, Hirnstruktur und Gedächtnis entdeckt

26.04.2017 | Biowissenschaften Chemie