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 Aufräumen? Nicht ohne Helfer
19.10.2017 | Albert-Ludwigs-Universität Freiburg im Breisgau

nachricht Einzelne Rezeptoren auf der Arbeit
19.10.2017 | Julius-Maximilians-Universität Würzburg

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: Schmetterlingsflügel inspiriert Photovoltaik: Absorption lässt sich um bis zu 200 Prozent steigern

Sonnenlicht, das von Solarzellen reflektiert wird, geht als ungenutzte Energie verloren. Die Flügel des Schmetterlings „Gewöhnliche Rose“ (Pachliopta aristolochiae) zeichnen sich durch Nanostrukturen aus, kleinste Löcher, die Licht über ein breites Spektrum deutlich besser absorbieren als glatte Oberflächen. Forschern am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) ist es nun gelungen, diese Nanostrukturen auf Solarzellen zu übertragen und deren Licht-Absorptionsrate so um bis zu 200 Prozent zu steigern. Ihre Ergebnisse veröffentlichten die Wissenschaftler nun im Fachmagazin Science Advances. DOI: 10.1126/sciadv.1700232

„Der von uns untersuchte Schmetterling hat eine augenscheinliche Besonderheit: Er ist extrem dunkelschwarz. Das liegt daran, dass er für eine optimale...

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...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Das Immunsystem in Extremsituationen

19.10.2017 | Veranstaltungen

Die jungen forschungsstarken Unis Europas tagen in Ulm - YERUN Tagung in Ulm

19.10.2017 | Veranstaltungen

Bauphysiktagung der TU Kaiserslautern befasst sich mit energieeffizienten Gebäuden

19.10.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Aufräumen? Nicht ohne Helfer

19.10.2017 | Biowissenschaften Chemie

Neue Biotinte für den Druck gewebeähnlicher Strukturen

19.10.2017 | Materialwissenschaften

Forscher studieren molekulare Konversion auf einer Zeitskala von wenigen Femtosekunden

19.10.2017 | Physik Astronomie