Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Fische ohne Flossen – Fehler im Zelltransport hat fatale Folgen

25.10.2013
Die Erforschung des Vesikeltransports in Zellen wurde in diesem Jahr mit dem Nobelpreis belohnt – Berliner Forscher zeigen nun, dass dieser Transportmechanismus auch über die Aktivierung von Genen entscheidet. Die Vesikel spielen so bei der Embryonalentwicklung und auch bei der Entstehung aggressiver Krebserkrankungen eine entscheidende Rolle.

Ohne AP-1 kann kein lebensfähiges Wirbeltier entstehen – ist eines der Gene für das Protein ausgeschaltet, entwickeln sich beispielsweise Mäuse nicht über das frühe Embryonalstadium hinaus.


Obereres Bild: Zebrafischembryo mit Brustflossen. Unteres Bild: Zebrafischembryo, bei dem der AP-1-Enzym-Komplex ausgeschaltet wurde, ohne Brustflossen.

Autor: Marnix Wieffer

Die Gruppe um Volker Haucke am Leibniz-Institut für Molekulare Pharmakologie (FMP) hat nun aufgeklärt, welche Rolle AP-1 zusammen mit einem assoziierten Enzym im Inneren der Zelle spielt: Es dient als Sortiersignal für Membranvesikel im Inneren der Zelle, und das hat weitreichende Folgen.

Zunächst konnten die FMP-Forscher durch hochauflösende Fluoreszenzaufnahmen zeigen, dass AP-1 als Teil eines Proteinkomplexes durch die Zelle wandert. Durch die Katalyse eines bestimmten Enzyms (PI4-Kinase vom Typ 2β) wird es zusammen mit diesem Enzym an Membranvesikel gebunden. Solche Vesikel schnüren sich an der Membran des Trans-Golgi Netzwerkes ein und bewegen sich durch das Innere der Zelle: Wie auf einem Rangierbahnhof werden so beständig Stoffe aufgenommen, zu zellulären Mülldeponien weitergereicht, oder auch recycelt und so zur Außenmembran zurücktransportiert. Für die Aufklärung dieser Transportwege wurde 2013 der Nobelpreis für Medizin verliehen.

Wie aber kann der Vesikeltransport über die Aktivierung von Genen im Zellkern entscheiden? Auf die richtige Spur kamen die FMP-Forscher, als sie den AP-1-Enzym-Komplex in Zebrafischen ausschalteten.

„Bei den nur wenige Tage alten Embryonen der Fische wuchsen daraufhin keine Brustflossen – das ist mit Menschen vergleichbar, denen die Arme fehlen“, erklärt Volker Haucke. Über die Entstehung von Brustflossen aber sind bereits viele Details bekannt: Sie entwickeln sich aus frühen knospenförmigen Strukturen, wenn darin zum richtigen Zeitpunkt Zellen durch ein bestimmtes, Signal, das WNT-Molekül aktiviert werden.

Der WNT-Signalweg ist ein altes Entwicklungsprogramm, das früh in der Evolution entstand und in allen Wirbeltieren, so auch im Menschen wirkt. Das WNT-Molekül bindet dabei an einen Rezeptor, der aus der Zelle herausragt. Dadurch wird im Zellinneren eine Signalkette in Gang gesetzt, die kaskadenartig Gene im Zellkern anschaltet, die über die weitere Entwicklung entscheiden. Dabei wird der WNT-Rezeptor als Teil eines Vesikels ins Zellinnere geschleust, und hier kommt es zu einer wichtigen Weichenstellung: Bindet der AP-1-Komplex an das Vesikel, dann wandert dieses zurück zur Außenmembran. Der Rezeptor ragt nun wieder aus der Zelle heraus und kann aufs Neue aktiviert werden. Fehlt aber der Weichensteller AP-1, dann wandert das Vesikel mitsamt Rezeptor auf eine Art Mülldeponie. Er wird dann im Inneren der Zelle verdaut – mit tödlichen Folgen für die Entwicklung des Embryos.

„Wir haben erstmals gezeigt, wie der WNT-Signalweg durch den Vesikeltransport reguliert wird“, freut sich FMP-Direktor Volker Haucke.

Zugleich ist die Entdeckung medizinisch relevant: Bei verschiedenen Krebserkrankungen, zum Beispiel Brust- und Darmkrebs, ist der WNT-Signalweg im erwachsenen Menschen fälschlicherweise aktiv. Krebsgeschwüre mit WNT-Aktivierung sind dabei oft besonders aggressiv und schwer therapierbar. Der AP-1-Komplex und das diesen regulierende Enzym, ohne den der WNT-Signalweg nicht funktioniert, könnten daher Ansätze für die Entwicklung künftiger Therapien sein.

Current Biology 23, 1–6, November 4, 2013

Leibniz-Institut für Molekulare Pharmakologie (FMP)
Ob Kopfschmerzen, Bluthochdruck oder Infektionen – bei vielen Beschwerden helfen heute einfache Tabletten. Doch für etliche Krankheiten gibt es immer noch keine Heilung. Neue Medikamente waren früher meist glückliche Zufallsfunde. Inzwischen wollen Wissenschaftler aber herausfinden, was bei Krankheiten im Körper eigentlich schiefläuft und gezielt Wirkstoffe dafür entwickeln. Das FMP erforscht dafür die wichtigsten Bausteine der Körperzellen, die Proteine (Eiweißstoffe). Dabei handelt es sich um unendlich wandelbare Moleküle – sie katalysieren Reaktionen, übermitteln Signale und bilden das Grundgerüst des Lebens. Mit den unterschiedlichsten Methoden erforschen die Wissenschaftler am FMP die Form der Protein-Moleküle, wie sie funktionieren und mit welchen Wirkstoffen man sie beeinflussen kann. Daraus wird einmal die Medizin der Zukunft. Das FMP ist ein Institut der Leibniz-Gemeinschaft und des Forschungsverbunds Berlin.

Silke Oßwald | Leibniz-Institut FMP
Weitere Informationen:
http://www.fmp-berlin.de

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