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 Auf der molekularen Streckbank
24.02.2017 | Technische Universität München

nachricht Sicherungskopie im Zentralhirn: Wie Fruchtfliegen ein Ortsgedächtnis bilden
24.02.2017 | Johannes Gutenberg-Universität Mainz

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: „Vernetzte Autonome Systeme“ von acatech und DFKI auf der CeBIT

Auf der IT-Messe CeBIT vom 20. bis 24. März präsentieren acatech – Deutsche Akademie der Technikwissenschaften und das Deutsche Forschungszentrum für Künstliche Intelligenz (DFKI) in Kooperation mit der Deutschen Messe AG vernetzte Autonome Systeme. In Halle 12 am Stand B 63 erwarten die Besucherinnen und Besucher unter anderem Roboter, die Hand in Hand mit Menschen zusammenarbeiten oder die selbstständig gefährliche Umgebungen erkunden.

Auf der IT-Messe CeBIT vom 20. bis 24. März präsentieren acatech – Deutsche Akademie der Technikwissenschaften und das Deutsche Forschungszentrum für...

Im Focus: Kühler Zwerg und die sieben Planeten

Erdgroße Planeten mit gemäßigtem Klima in System mit ungewöhnlich vielen Planeten entdeckt

In einer Entfernung von nur 40 Lichtjahren haben Astronomen ein System aus sieben erdgroßen Planeten entdeckt. Alle Planeten wurden unter Verwendung von boden-...

Im Focus: Mehr Sicherheit für Flugzeuge

Zwei Entwicklungen am Lehrgebiet Rechnerarchitektur der FernUniversität in Hagen können das Fliegen sicherer machen: ein Flugassistenzsystem, das bei einem totalen Triebwerksausfall zum Einsatz kommt, um den Piloten ein sicheres Gleiten zu einem Notlandeplatz zu ermöglichen, und ein Assistenzsystem für Segelflieger, das ihnen das Erreichen größerer Höhen erleichtert. Präsentiert werden sie von Prof. Dr.-Ing. Wolfram Schiffmann auf der Internationalen Fachmesse für Allgemeine Luftfahrt AERO vom 5. bis 8. April in Friedrichshafen.

Zwei Entwicklungen am Lehrgebiet Rechnerarchitektur der FernUniversität in Hagen können das Fliegen sicherer machen: ein Flugassistenzsystem, das bei einem...

Im Focus: HIGH-TOOL unterstützt Verkehrsplanung in Europa

Forschung am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) unterstützt die Europäische Kommission bei der Verkehrsplanung: Anhand des neuen Modells HIGH-TOOL lässt sich bewerten, wie verkehrspolitische Maßnahmen langfristig auf Wirtschaft, Gesellschaft und Umwelt wirken. HIGH-TOOL ist ein frei zugängliches Modell mit Modulen für Demografie, Wirtschaft und Ressourcen, Fahrzeugbestand, Nachfrage im Personen- und Güterverkehr sowie Umwelt und Sicherheit. An dem nun erfolgreich abgeschlossenen EU-Projekt unter der Koordination des KIT waren acht Partner aus fünf Ländern beteiligt.

Forschung am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) unterstützt die Europäische Kommission bei der Verkehrsplanung: Anhand des neuen Modells HIGH-TOOL lässt...

Im Focus: Zinn in der Photodiode: nächster Schritt zur optischen On-Chip-Datenübertragung

Schon lange suchen Wissenschaftler nach einer geeigneten Lösung, um optische Komponenten auf einem Computerchip zu integrieren. Doch Silizium und Germanium allein – die stoffliche Basis der Chip-Produktion – sind als Lichtquelle kaum geeignet. Jülicher Physiker haben nun gemeinsam mit internationalen Partnern eine Diode vorgestellt, die neben Silizium und Germanium zusätzlich Zinn enthält, um die optischen Eigenschaften zu verbessern. Das Besondere daran: Da alle Elemente der vierten Hauptgruppe angehören, sind sie mit der bestehenden Silizium-Technologie voll kompatibel.

Schon lange suchen Wissenschaftler nach einer geeigneten Lösung, um optische Komponenten auf einem Computerchip zu integrieren. Doch Silizium und Germanium...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Aufbruch: Forschungsmethoden in einer personalisierten Medizin

24.02.2017 | Veranstaltungen

Österreich erzeugt erstmals Erdgas aus Sonnen- und Windenergie

24.02.2017 | Veranstaltungen

Big Data Centrum Ostbayern-Südböhmen startet Veranstaltungsreihe

23.02.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Fraunhofer HHI auf dem Mobile World Congress mit VR- und 5G-Technologien

24.02.2017 | Messenachrichten

MWC 2017: 5G-Hauptstadt Berlin

24.02.2017 | Messenachrichten

Auf der molekularen Streckbank

24.02.2017 | Biowissenschaften Chemie