Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

„Haariges“ Fortbewegungsmittel in 3D

19.05.2011
Sie bewegen Zellen, verarbeiten Signale von Außen oder sorgen für die korrekte Anordnung der inneren Organe. Diese Aufgaben können die feinen Härchen an der Zelloberfläche jedoch nur erfüllen, wenn ihr Transportsystem sie mit allen lebenswichtigen Stoffen versorgt.

Wissenschaftlern am Max-Planck-Institut für Biochemie (MPIB) in Martinsried bei München ist es jetzt erstmals gelungen, die dreidimensionale Struktur dieses komplexen Transportsystems zu entschlüsseln. So konnten sie wichtige Einblicke in seinen Aufbau und seine Funktionsmechanismen gewinnen. Die Ergebnisse helfen möglicherweise dabei, krankheitsverursachende Störungen zu verhindern. (EMBO Journal, 19. 05. 2011)


Molekulare Struktur der zwei Proteine IFT25 und IFT27, die einen makromolekularen Komplex bilden.
Foto: Esben Lorentzen / Copyright: MPI für Biochemie

An der Oberfläche von eukaryotischen Zellen befinden sich winzige, fünf bis zehn Mikrometer (das sind 0,0005 bis 0,001 cm) lange Flimmerhärchen: die Zilien. So unscheinbar diese Härchen auf den ersten Blick auch sind, so wichtig sind die Aufgaben die sie im Körper erfüllen. Durch die Verteilung bestimmter Botenstoffe während der Entwicklung des Embryos sorgen Zilien für die korrekte Anordnung der inneren Organe. Ist das nicht gewährleistet, kann ein Situs inversus die Folge sein und alle Organe liegen spiegelverkehrt im Körper.

Außerdem verleihen bewegliche Zilien den Spermien ihre Mobilität und bewegen Eizellen entlang des Eileiters. Funktionsstörungen können bei Männern zu Unfruchtbarkeit, bei Frauen zu einer gefährlichen Eileiterschwangerschaft führen. Die unbeweglichen Flimmerhärchen leiten als Sensoren Signale aus der Umwelt weiter und ermöglichen so verschiedene Sinneswahrnehmungen. Sie sitzen beispielsweise in den Photorezeptorzellen des Auges. Defekte dieser Zilienform können eine Verkümmerung der Netzhaut und sogar Erblindung zur Folge haben.

Obwohl Zilien vielfältige Aufgaben erfüllen, weisen sie alle eine sehr ähnliche Struktur auf: Entlang eines Bündels aus Fasern in ihrem Inneren werden Moleküle transportiert, die für Aufbau und Erhalt funktionsfähiger Zilien unverzichtbar sind. Störungen in diesem Transportsystem, das Wissenschaftler Intraflagellären Transport (IFT) nennen, können zu Fehlern beim Aufbau der Zilien und damit zu Krankheiten mit sowohl geistigen als auch körperlichen Störungen führen.

Auch wenn die Wissenschaft schon lange weiß, welche Bedeutung der IFT für die Zilien und damit für einen funktionierenden Organismus hat, konnten seine Strukturen und Mechanismen bisher nicht aufgeklärt werden. Bekannt war lediglich, dass der IFT-Komplex aus mindestens 20 verschiedenen Proteinen (Eiweißen) besteht, die sich auf zwei große Untereinheiten verteilen. Wissenschaftlern um Esben Lorentzen, Leiter der Forschungsgruppe „Strukturbiologie der Zilien“ am MPIB, ist es jetzt gelungen, die Struktur einer Untereinheit des IFT-Komplexes auf molekularer Ebene darzustellen: Mit Hilfe von Röntgenkristallographie konnten sie diesen IFT-Komplex 25/27 in 3D abbilden und so seine Strukturen und Funktionsmechanismen analysieren.

„Der IFT-Komplex 25/27 spielt eine essentielle Rolle bei der Regulierung des IFT-Prozesses. Deshalb stellen unsere Ergebnisse einen ersten Schritt dar, um die Struktur des gesamten IFT-Komplexes und die ihm zugrunde liegenden Mechanismen zu entschlüsseln und zu verstehen“, bewertet Sagar Bhogaraju, Doktorand am MPIB, die Resultate. Ein besseres Verständnis dieses Transportsystems der Zilien könnte wiederum helfen, Ursachen für Störungen aufzudecken und Fehlern vorzubeugen, so die Forscher. Auf diese Weise könnten Krankheiten, die als Folge defekter Zilien auftreten, eines Tages möglicherweise verhindert werden. [UD]

Originalveröffentlichung:
Bhogaraju, S., Taschner, M., Morawetz, M., Basquin, C. and Lorentzen, E. (2011), Crystal Structure of the Intraflagellar Transport Complex 25/27, EMBO Journal, 18. Mai 2011.
Kontakt:
Dr. Esben Lorentzen
Strukturbiologie der Zilien
Max-Planck-Institut für Biochemie
Am Klopferspitz 18
82152 Martinsried
E-Mail: lorentze@biochem.mpg.de
Anja Konschak
Öffentlichkeitsarbeit
Max-Planck-Institut für Biochemie
Am Klopferspitz 18
82152 Martinsried
Tel. +49 89 8578-2824
E-Mail: konschak@biochem.mpg.de

Anja Konschak | Max-Planck-Institut
Weitere Informationen:
http://www.biochem.mpg.de
http://www.biochem.mpg.de/en/rg/lorentzen/ -

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Zirkuläre RNA wird in Proteine übersetzt
24.03.2017 | Max-Delbrück-Centrum für Molekulare Medizin in der Helmholtz-Gemeinschaft

nachricht Wegweisende Erkenntnisse für die Biomedizin: NAD⁺ hilft bei Reparatur geschädigter Erbinformationen
24.03.2017 | Universität Bayreuth

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: Wegweisende Erkenntnisse für die Biomedizin: NAD⁺ hilft bei Reparatur geschädigter Erbinformationen

Eine internationale Forschergruppe mit dem Bayreuther Biochemiker Prof. Dr. Clemens Steegborn präsentiert in 'Science' neue, für die Biomedizin wegweisende Forschungsergebnisse zur Rolle des Moleküls NAD⁺ bei der Korrektur von Schäden am Erbgut.

Die Zellen von Menschen und Tieren können Schäden an der DNA, dem Träger der Erbinformation, bis zu einem gewissen Umfang selbst reparieren. Diese Fähigkeit...

Im Focus: Designer-Proteine falten DNA

Florian Praetorius und Prof. Hendrik Dietz von der Technischen Universität München (TUM) haben eine neue Methode entwickelt, mit deren Hilfe sie definierte Hybrid-Strukturen aus DNA und Proteinen aufbauen können. Die Methode eröffnet Möglichkeiten für die zellbiologische Grundlagenforschung und für die Anwendung in Medizin und Biotechnologie.

Desoxyribonukleinsäure – besser bekannt unter der englischen Abkürzung DNA – ist die Trägerin unserer Erbinformation. Für Prof. Hendrik Dietz und Florian...

Im Focus: Fliegende Intensivstationen: Ultraschallgeräte in Rettungshubschraubern können Leben retten

Etwa 21 Millionen Menschen treffen jährlich in deutschen Notaufnahmen ein. Im Kampf zwischen Leben und Tod zählt für diese Patienten jede Minute. Wenn sie schon kurz nach dem Unfall zielgerichtet behandelt werden können, verbessern sich ihre Überlebenschancen erheblich. Damit Notfallmediziner in solchen Fällen schnell die richtige Diagnose stellen können, kommen in den Rettungshubschraubern der DRF Luftrettung und zunehmend auch in Notarzteinsatzfahrzeugen mobile Ultraschallgeräte zum Einsatz. Experten der Deutschen Gesellschaft für Ultraschall in der Medizin e.V. (DEGUM) schulen die Notärzte und Rettungsassistenten.

Mit mobilen Ultraschallgeräten können Notärzte beispielsweise innere Blutungen direkt am Unfallort identifizieren und sie bei Bedarf auch für Untersuchungen im...

Im Focus: Gigantische Magnetfelder im Universum

Astronomen aus Bonn und Tautenburg in Thüringen beobachteten mit dem 100-m-Radioteleskop Effelsberg Galaxienhaufen, das sind Ansammlungen von Sternsystemen, heißem Gas und geladenen Teilchen. An den Rändern dieser Galaxienhaufen fanden sie außergewöhnlich geordnete Magnetfelder, die sich über viele Millionen Lichtjahre erstrecken. Sie stellen die größten bekannten Magnetfelder im Universum dar.

Die Ergebnisse werden am 22. März in der Fachzeitschrift „Astronomy & Astrophysics“ veröffentlicht.

Galaxienhaufen sind die größten gravitativ gebundenen Strukturen im Universum, mit einer Ausdehnung von etwa zehn Millionen Lichtjahren. Im Vergleich dazu ist...

Im Focus: Giant Magnetic Fields in the Universe

Astronomers from Bonn and Tautenburg in Thuringia (Germany) used the 100-m radio telescope at Effelsberg to observe several galaxy clusters. At the edges of these large accumulations of dark matter, stellar systems (galaxies), hot gas, and charged particles, they found magnetic fields that are exceptionally ordered over distances of many million light years. This makes them the most extended magnetic fields in the universe known so far.

The results will be published on March 22 in the journal „Astronomy & Astrophysics“.

Galaxy clusters are the largest gravitationally bound structures in the universe. With a typical extent of about 10 million light years, i.e. 100 times the...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Rund 500 Fachleute aus Wissenschaft und Wirtschaft diskutierten über technologische Zukunftsthemen

24.03.2017 | Veranstaltungen

Lebenswichtige Lebensmittelchemie

23.03.2017 | Veranstaltungen

Die „Panama Papers“ aus Programmierersicht

22.03.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Rund 500 Fachleute aus Wissenschaft und Wirtschaft diskutierten über technologische Zukunftsthemen

24.03.2017 | Veranstaltungsnachrichten

Förderung des Instituts für Lasertechnik und Messtechnik in Ulm mit rund 1,63 Millionen Euro

24.03.2017 | Förderungen Preise

TU-Bauingenieure koordinieren EU-Projekt zu Recycling-Beton von über sieben Millionen Euro

24.03.2017 | Förderungen Preise