Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

G-Proteine als regulatorische Komponenten bei Mensch und Pilz

16.09.2008
Genetics: Mit Netzwerken und Backup zum Erfolg beim Sex
RUB-Biologen entschlüsseln Protein-Kommunikation

Für die Entwicklung vielzelliger Organismen sind sowohl die Reaktion auf äußere Reize als auch die Kommunikation der einzelnen Zellen untereinander wichtig. Zu den zentralen Molekülen, die Signale in der Zelle weiterleiten, gehören GTP-bindende Proteine (G-Proteine).

Sie bestehen oft aus mehreren Untereinheiten, und viele Organismen besitzen wiederum mehrere, leicht unterschiedliche Gene für jede Untereinheit. Daher ist es nicht immer einfach herauszufinden, welche Untereinheiten miteinander interagieren und welche Signale sie weiterleiten. RUB-Biologen um Prof. Dr. Ulrich Kück ist es nun zum ersten Mal gelungen, alle Kombinationen von G-alpha-Protein- und Rezeptor-Mutanten in einem Pilz zu untersuchen, um die Funktion der einzelnen Untereinheiten zu überprüfen.

Dabei zeigte sich, dass die G-Proteine während der sexuellen Entwicklung des Pilzes unterschiedliche Aufgaben übernehmen. "Dies ist nicht nur ein wichtiger Schritt in der Aufklärung der Entwicklung vielzelliger Pilze, sondern lässt auch Rückschlüsse auf hochentwickelte Organismen zu", erläutert Prof. Kück. Die Arbeit ist Cover-Story der aktuellen Ausgabe der Zeitschrift Genetics.

Wozu ein Organismus mehrere G-alpha-Proteine braucht

Eine der wichtigsten Gruppen der G-Proteine sind die so genannten heterotrimeren G-Proteine, die aus den Untereinheiten alpha, beta und gamma bestehen. Sie kommen bei allen eukaryotischen (kernhaltigen) Lebewesen vor, d.h. unter anderem bei Tieren, Pilzen und Pflanzen. Die meisten Organismen enthalten allerdings nicht nur ein G-Protein-Gen für jede Untereinheit, sondern gleich mehrere verschiedene Versionen, die theoretisch alle untereinander kombiniert werden können. So finden sich im Genom des Menschen allein 27 verschiedene Gene für G-alpha-Untereinheiten. Vielzellige Pilze haben dagegen meist nur drei G-alpha-Untereinheiten, außerdem lassen sie sich mit molekularbiologischen Methoden bearbeiten.

Dies ermöglichte es den Wissenschaftlern, sämtliche Kombinationen von G-alpha-Protein-Mutanten in dem Pilz Sordaria macrospora zu untersuchen, um die Wirkung der einzelnen Protein-Untereinheiten zu überprüfen. "Wir konnten zeigen, dass die G-alpha-Untereinheit GSA1 die wichtigste Rolle in der Entwicklung der Fruchtkörper, d.h. der sexuellen Strukturen des Pilzes spielt", so Prof. Kück. "Die Untereinheit GSA2 hat dagegen eine Art 'Backup'-Funktion und kann einige, aber nicht alle Funktionen von GSA1 übernehmen". Die dritte Untereinheit ist an einem anderen, parallel geschalteten Signalübertragungsweg beteiligt, der ebenfalls für die sexuelle Entwicklung benötigt wird.

Regulatorische Netzwerke: Viele Wege führen zum Ziel

Die RUB-Forscher haben nicht nur die G-Protein-Untereinheiten, sondern auch die vorgeschalteten Rezeptoren sowie nachgeschaltete Moleküle der Signalweiterleitung untersucht. Dabei konnten sie feststellen, dass es neben den "Hauptwegen" der Signalübermittlung viele Verzweigungen gibt, welche die einzelnen Komponenten miteinander verbinden. Es handelt sich nicht um eine rein lineare Signalweiterleitung, sondern um ein regulatorisches Netzwerk, dessen einzelne Komponenten unterschiedlich stark in verschiedene Signalwege eingebunden sind.

Pilze in allen Lebensräumen

Die Ergebnisse sind ein wichtiger Schritt in der Untersuchung der Entwicklung von Pilzen, über die auf molekularer Ebene noch wenig bekannt ist. Die Analysen sind umso wichtiger, da es ca. 1,5 Millionen Pilz-Spezies gibt und Pilze in allen bisher untersuchten Lebensräumen vorkommen, wo sie eine wichtige Rolle im ökologischen Gleichgewicht spielen. Weiterhin sind Pilze von großer Bedeutung in Landwirtschaft, Medizin und Biotechnologie, so dass das Verständnis ihrer Biologie nicht nur für die Grundlagenforschung, sondern auch für viele Anwendungen relevant ist.

Arbeit im botanischen Sonderforschungsbereich

Die Untersuchungen zu G-Proteinen bei Pilzen sind Teil des Projekts A1 des Sonderforschungsbereichs SFB 480, der durch die Deutsche Forschungsgemeinschaft gefördert wird. Die Projekte des SFB 480 sind Teil der molekularen Botanik, und beinhalten die Erforschung von Bakterien, Algen, Pilzen und höheren Pflanzen. Die Untersuchung der pilzlichen G-Proteine wurde z. B in der Zeitschrift Genetics veröffentlicht, einer der international renommiertesten genetischen Zeitschriften, die von der amerikanischen Gesellschaft für Genetik herausgegeben wird.

Titelaufnahme

Kamerewerd J., Jansson M., Nowrousian M., Pöggeler S., Kück U. (2008): Three alpha subunits of heterotrimeric G proteins and an adenylyl cyclase have distinct roles in fruiting body development in the homothallic fungus Sordaria macrospora. In: Genetics 180: 191-206, doi:10.1534/genetics.108.091603

Weitere Informationen

Prof. Dr. Ulrich Kück, Lehrstuhl für Allgemeine und Molekulare Botanik, Fakultät für Biologie und Biotechnologie, Ruhr-Universität Bochum, 44780 Bochum, Tel. 0234/32-26212, ulrich.kueck@rub.de, Homepage des SFB 480: http://www.ruhr-uni-bochum.de/sfb480/

Dr. Josef König | idw
Weitere Informationen:
http://www.ruhr-uni-bochum.de/sfb480/

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Nerven steuern die Bakterienbesiedlung des Körpers
26.09.2017 | Christian-Albrechts-Universität zu Kiel

nachricht Mit künstlicher Intelligenz zum chemischen Fingerabdruck
26.09.2017 | Universität Wien

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: Die schnellste lichtgetriebene Stromquelle der Welt

Die Stromregelung ist eine der wichtigsten Komponenten moderner Elektronik, denn über schnell angesteuerte Elektronenströme werden Daten und Signale übertragen. Die Ansprüche an die Schnelligkeit der Datenübertragung wachsen dabei beständig. In eine ganz neue Dimension der schnellen Stromregelung sind nun Wissenschaftler der Lehrstühle für Laserphysik und Angewandte Physik an der Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg (FAU) vorgedrungen. Ihnen ist es gelungen, im „Wundermaterial“ Graphen Elektronenströme innerhalb von einer Femtosekunde in die gewünschte Richtung zu lenken – eine Femtosekunde entspricht dabei dem millionsten Teil einer milliardstel Sekunde.

Der Trick: die Elektronen werden von einer einzigen Schwingung eines Lichtpulses angetrieben. Damit können sie den Vorgang um mehr als das Tausendfache im...

Im Focus: The fastest light-driven current source

Controlling electronic current is essential to modern electronics, as data and signals are transferred by streams of electrons which are controlled at high speed. Demands on transmission speeds are also increasing as technology develops. Scientists from the Chair of Laser Physics and the Chair of Applied Physics at Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg (FAU) have succeeded in switching on a current with a desired direction in graphene using a single laser pulse within a femtosecond ¬¬ – a femtosecond corresponds to the millionth part of a billionth of a second. This is more than a thousand times faster compared to the most efficient transistors today.

Graphene is up to the job

Im Focus: LaserTAB: Effizientere und präzisere Kontakte dank Roboter-Kollaboration

Auf der diesjährigen productronica in München stellt das Fraunhofer-Institut für Lasertechnik ILT das Laser-Based Tape-Automated Bonding, kurz LaserTAB, vor: Die Aachener Experten zeigen, wie sich dank neuer Optik und Roboter-Unterstützung Batteriezellen und Leistungselektronik effizienter und präziser als bisher lasermikroschweißen lassen.

Auf eine geschickte Kombination von Roboter-Einsatz, Laserscanner mit selbstentwickelter neuer Optik und Prozessüberwachung setzt das Fraunhofer ILT aus Aachen.

Im Focus: LaserTAB: More efficient and precise contacts thanks to human-robot collaboration

At the productronica trade fair in Munich this November, the Fraunhofer Institute for Laser Technology ILT will be presenting Laser-Based Tape-Automated Bonding, LaserTAB for short. The experts from Aachen will be demonstrating how new battery cells and power electronics can be micro-welded more efficiently and precisely than ever before thanks to new optics and robot support.

Fraunhofer ILT from Aachen relies on a clever combination of robotics and a laser scanner with new optics as well as process monitoring, which it has developed...

Im Focus: The pyrenoid is a carbon-fixing liquid droplet

Plants and algae use the enzyme Rubisco to fix carbon dioxide, removing it from the atmosphere and converting it into biomass. Algae have figured out a way to increase the efficiency of carbon fixation. They gather most of their Rubisco into a ball-shaped microcompartment called the pyrenoid, which they flood with a high local concentration of carbon dioxide. A team of scientists at Princeton University, the Carnegie Institution for Science, Stanford University and the Max Plank Institute of Biochemistry have unravelled the mysteries of how the pyrenoid is assembled. These insights can help to engineer crops that remove more carbon dioxide from the atmosphere while producing more food.

A warming planet

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Im Spannungsfeld von Biologie und Modellierung

26.09.2017 | Veranstaltungen

Archaeopteryx, Klimawandel und Zugvögel: Deutsche Ornithologen-Gesellschaft tagt an der Uni Halle

26.09.2017 | Veranstaltungen

Unsere Arbeitswelt von morgen – Polarisierendes Thema beim 7. Unternehmertag der HNEE

26.09.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Europas erste Testumgebung für selbstfahrende Züge entsteht im Burgenland

26.09.2017 | Verkehr Logistik

Nerven steuern die Bakterienbesiedlung des Körpers

26.09.2017 | Biowissenschaften Chemie

Mit künstlicher Intelligenz zum chemischen Fingerabdruck

26.09.2017 | Biowissenschaften Chemie