Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Es werde Licht: Freiburger Forscher erfinden neue Technologie zur Fernbedienung von Proteinen

30.04.2010
Lichtgesteuerte Proteinfragmente können Onkogene ein- und ausschalten – Publikation in „Angewandte Chemie“, International Edition

Das Ablesen von Genen und die damit verknüpfte Herstellung zellulärer Eiweißmoleküle sind wesentlich für das korrekte Funktionieren jeder Zelle. Dieser als Genexpression bezeichnete Prozess wird durch spezielle Eiweißmoleküle, so genannte Transkriptionsfaktoren gesteuert.

Ihre Veränderung führt in den meisten Fällen zu einer krankhaften Veränderung wie etwa Krebs. Die Freiburger Forschergruppe von Prof. Dr. Katja Arndt, Institut für Biologie III der Universität Freiburg, hat nun kleine Eiweißfragmente konstruiert, die fehlregulierte Genexpression hemmen können. In Zusammenarbeit mit dem Team von Andrew Woolley, Professor an der University of Toronto, entwickelten die Wissenschaftler einen Mechanismus, mit dem sich diese Inhibitoren „per Lichtschalter“ fernsteuern lassen.

Die Forschungsergebnisse wurden jetzt in der führenden Fachzeitschrift "Angewandte Chemie“ veröffentlicht und wegen ihrer Bedeutung auf einem sich schnell entwickelnden Gebiet von großem Interesse von den Herausgebern als "Hot Paper" eingestuft. Der DAAD und BIOSS, das Centre for Biological Signalling Studies, Exzellenzcluster an der Universität Freiburg, sowie die FRIAS School of Life Sciences – LifeNet förderten das Projekt.

Die publizierte Arbeit verknüpft zwei Expertisen: die von Katja Arndt konstruierten Inhibitoren, die Onkogene (Krebs-Gene) regulieren, und chemische Adaptermoleküle, die in Abhängigkeit von der Wellenlänge in zwei strukturellen Zuständen vorkommen und von der Gruppe von Andrew Woolley entwickelt wurden. Die chemischen Linker können derart an die Inhibitoren gekoppelt werden, dass sie wie ein Lichtschalter funktionieren: Im lichtangestrahlten Zustand ist der Inhibitor „an“, also aktiv, und im dunklen Zustand ist der Inhibitor „aus“, also inaktiv. Die Forscherinnen und Forscher können mithilfe dieses schaltbaren Inhibitors die Aktivität des onkogenen (krebserzeugenden) Transkriptionsfaktors AP-1 (Activator Protein 1) steuern. Selbst eine Grundvoraussetzung für die Steuerung der Genexpression, die Kontrolle der DNA-Bindung, lässt sich durch Licht lenken. Auch nachgeschaltete Gene knipsen die Forscher unter der Kontrolle des AP-1 Transkriptionsfaktors wie mit einem Lichtschalter an und aus. Durch „Einschalten“ des Lichts aktivieren sie den Inhibitor und hemmen damit die Expression, durch „Ausschalten“ des Lichts heben sie die Inhibition wieder auf.

Für die neue Technologie bieten sich viele Anwendungsmöglichkeiten. Zum einen sind solche molekularen Lichtschalter interessante Bauteile für den Steckkasten der Synthetischen Biologie, einem Kernstück von BIOSS, denn sie ermöglichen in synthetischen Signalwegen eine einfache Kontrolle von außen. Zum anderen versprechen sich die Wissenschaftler interessante Anwendungen in der Systembiologie. So spielen die neu entwickelten Lichtschalter bei der Erforschung zeitlich kontrollierter biologischer Prozesse, wie etwa der Entstehung und Wiedererkennung von Angst, eine Rolle. In der Medizin können die Lichtschalter als Leitsubstanzen für mögliche neue Therapieansätze eingesetzt werden.

Neben Prof. Dr. Katja Arndt und Prof. Dr. Andrew Woolley sind auch Katharina Timm, Doktorandin im Excellenzcluster BIOSS, und Dr. Fuzhong Zhang aus der Gruppe von Andrew Woolley an der Studie beteiligt. Katja Arndt ist Mitglied von BIOSS, Junior Fellow am Freiburg Institute for Advanced Studies, dem Forschungskolleg der Universität Freiburg, arbeitet am Institut für Biologie III und ist seit kurzem Lehrstuhlinhaber für Molekulare Biotechnologie der Universität Potsdam.

Informationen unter:
http://www3.interscience.wiley.com/journal/123375293/abstract (internationale Version) und

http://www3.interscience.wiley.com/journal/123375281/abstract (deutsche Version).

Kontakt:
Prof. Dr. Katja Arndt
Institut für Biologie III
Universität Freiburg
Tel.: 0761/203-2748
Fax: 0761/203-2745
E-Mail:katja@biologie.uni-freiburg.de, katja.arndt@uni-potsdam.de

Rudolf-Werner Dreier | idw
Weitere Informationen:
http://www.uni-freiburg.de/
http://www3.interscience.wiley.com/journal/123375293/abstract
http://www3.interscience.wiley.com/journal/123375281/abstract

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