Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Lipide unterstützen Proteinmaschinen

04.11.2015

Freiburger Forscher entdecken, dass der Einbau molekularer Fässer in die Membran von deren Zusammensetzung abhängt

In den Membranen der Mitochondrien – den Kraftwerken der Zelle – befinden sich verschiedene eingelagerte Proteine.


Mitochondrien bilden ein Netzwerk in der Bäckerhefe aus, das hier grün fluoreszierend angefärbt ist. Bild: Dr. Łukasz Opaliński, AG Becker

Diese Proteine führen zentrale Funktionen für die Mitochondrien aus. Ein Team um den Freiburger Biochemiker Privatdozent Dr. Thomas Becker hat herausgefunden, dass die Lipide – fettähnliche Substanzen, die das Grundgerüst biologischer Membranen bilden – Proteinmaschinen dabei unterstützen, Proteine in die Außenmembran der Mitochondrien einzubauen. Die Forscherinnen und Forscher veröffentlichten die Ergebnisse in der aktuellen Ausgabe der Fachzeitschrift „Journal of Biological Chemistry“.

Mitochondrien führen lebensnotwendige Funktionen für die Zelle aus: Sie produzieren zum Beispiel die Energie für den Zellstoffwechsel. Wenn sie nicht funktionieren, kann dies zu Erkrankungen des Nervensystems führen. Bestimmte Proteine der Außenmembran, die eine so genannte beta-Fassstruktur ausbilden, sind für die Entwicklung der Mitochondrien von entscheidender Bedeutung.

Über diese Proteine finden Transportprozesse von Proteinen und Stoffwechsel-Zwischenprodukten, so genannten Metaboliten, statt. Ribosomen im Cytosol, der Zellflüssigkeit, stellen die beta-Fassproteine her. Die Proteintranslokasen, zwei Proteinmaschinen in der Außenmembran der Mitochondrien, bringen die Fassstrukturen dort hinein.

Die Translokase, die kurz TOM-Komplex genannt wird, transportiert Proteine aus dem Cytosol in die Mitochondrien. Der so genannte SAM-Komplex baut die Proteine anschließend in die Membran ein. Während Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler TOM und SAM gut erforscht haben, war die Rolle der Lipide bislang nur wenig verstanden.

In Mitochondrien sind die so genannten Phospholipide, von denen Phosphatidylcholin (PC) das häufigste ist, der Hauptbaustein der Membranen. Das Team um Becker entdeckte eine bislang unbekannte Rolle von PC bei der Entstehung von beta-Fassproteinen: Die Wissenschaftler fanden heraus, dass die Funktion des SAM-Komplexes vom Gehalt an PC in der Membran abhängt. In Zusammenarbeit mit der Arbeitsgruppe von Prof. Dr. Günther Daum von der Technischen Universität Graz/Österreich analysierte das Freiburger Team Mitochondrien von Mutanten der Bäckerhefe, die einen stark verminderten Gehalt an PC aufweisen.

Max-Hinderk Schuler aus Beckers Forschungsgruppe am Institut für Biochemie und Molekularbiologie der Universität Freiburg zeigte, dass bei der veränderten Bäckerhefe der Einbau der beta-Fassproteine in die Außenmembran reduziert ist. Dies lässt sich dadurch erklären, dass die Funktion und die Stabilität des SAM-Komplexes in diesen Mutanten gestört sind.

Im Gegensatz dazu ist die Aktivität des TOM-Komplexes nicht beeinträchtigt. Damit können beta-Fassproteine zwar ungehindert den TOM-Komplex passieren, doch ihr Einbau in die Außenmembran läuft nicht mehr mit voller Geschwindigkeit ab, wenn der Gehalt an PC vermindert ist. Diese Arbeit zeigt, dass Proteinmaschinen und Lipide im Proteintransport eng verbunden sind und dass der Einbau des beta-Fassproteins in die Zielmembran von der Zusammensetzung der Membran abhängig ist.

Die Wissenschaftler erzielten die Ergebnisse in einer Kooperation zwischen dem Sonderforschungsbereich 746 „Funktionelle Spezifität durch Kopplung und Modifikation von Proteinen“, dem Exzellenzcluster BIOSS Center for Biological Signalling Studies und einer Projekteinzelförderung der Deutschen Forschungsgemeinschaft,

Originalpublikation:
Schuler, M.-H., Di Bartolomeo, F., Böttinger, L., Horvath, S.E., Wenz, L.-S., Daum, G. and Becker, T. (2015) Phosphatidylcholine affects the role of the sorting and assembly machinery in the biogenesis of mitochondrial -barrel proteins. J. Biol. Chem. 290, 26523-26532. DOI: 10.1074/jbc.M115.687921

Kontakt:
Privatdozent Dr. Thomas Becker
Institut für Biochemie und Molekularbiologie
Albert-Ludwigs-Universität Freiburg
Tel.: 0761/203-5243
E-Mail: thomas.becker@biochemie.uni-freiburg.de

Weitere Informationen:

https://www.pr.uni-freiburg.de/pm/2015/pm.2015-11-04.160

Rudolf-Werner Dreier | Albert-Ludwigs-Universität Freiburg im Breisgau

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Wegbereiter für Vitamin A in Reis
21.07.2017 | Albert-Ludwigs-Universität Freiburg im Breisgau

nachricht Pharmakologie - Im Strom der Bläschen
21.07.2017 | Ludwig-Maximilians-Universität München

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: Einblicke unter die Oberfläche des Mars

Die Region erstreckt sich über gut 1000 Kilometer entlang des Äquators des Mars. Sie heißt Medusae Fossae Formation und über ihren Ursprung ist bislang wenig bekannt. Der Geologe Prof. Dr. Angelo Pio Rossi von der Jacobs University hat gemeinsam mit Dr. Roberto Orosei vom Nationalen Italienischen Institut für Astrophysik in Bologna und weiteren Wissenschaftlern einen Teilbereich dieses Gebietes, genannt Lucus Planum, näher unter die Lupe genommen – mithilfe von Radarfernerkundung.

Wie bei einem Röntgenbild dringen die Strahlen einige Kilometer tief in die Oberfläche des Planeten ein und liefern Informationen über die Struktur, die...

Im Focus: Molekulares Lego

Sie können ihre Farbe wechseln, ihren Spin verändern oder von fest zu flüssig wechseln: Eine bestimmte Klasse von Polymeren besitzt faszinierende Eigenschaften. Wie sie das schaffen, haben Forscher der Uni Würzburg untersucht.

Bei dieser Arbeit handele es sich um ein „Hot Paper“, das interessante und wichtige Aspekte einer neuen Polymerklasse behandelt, die aufgrund ihrer Vielfalt an...

Im Focus: Das Universum in einem Kristall

Dresdener Forscher haben in Zusammenarbeit mit einem internationalen Forscherteam einen unerwarteten experimentellen Zugang zu einem Problem der Allgemeinen Realitätstheorie gefunden. Im Fachmagazin Nature berichten sie, dass es ihnen in neuartigen Materialien und mit Hilfe von thermoelektrischen Messungen gelungen ist, die Schwerkraft-Quantenanomalie nachzuweisen. Erstmals konnten so Quantenanomalien in simulierten Schwerfeldern an einem realen Kristall untersucht werden.

In der Physik spielen Messgrößen wie Energie, Impuls oder elektrische Ladung, welche ihre Erscheinungsform zwar ändern können, aber niemals verloren gehen oder...

Im Focus: Manipulation des Elektronenspins ohne Informationsverlust

Physiker haben eine neue Technik entwickelt, um auf einem Chip den Elektronenspin mit elektrischen Spannungen zu steuern. Mit der neu entwickelten Methode kann der Zerfall des Spins unterdrückt, die enthaltene Information erhalten und über vergleichsweise grosse Distanzen übermittelt werden. Das zeigt ein Team des Departement Physik der Universität Basel und des Swiss Nanoscience Instituts in einer Veröffentlichung in Physical Review X.

Seit einigen Jahren wird weltweit untersucht, wie sich der Spin des Elektrons zur Speicherung und Übertragung von Information nutzen lässt. Der Spin jedes...

Im Focus: Manipulating Electron Spins Without Loss of Information

Physicists have developed a new technique that uses electrical voltages to control the electron spin on a chip. The newly-developed method provides protection from spin decay, meaning that the contained information can be maintained and transmitted over comparatively large distances, as has been demonstrated by a team from the University of Basel’s Department of Physics and the Swiss Nanoscience Institute. The results have been published in Physical Review X.

For several years, researchers have been trying to use the spin of an electron to store and transmit information. The spin of each electron is always coupled...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Den Geheimnissen der Schwarzen Löcher auf der Spur

21.07.2017 | Veranstaltungen

Den Nachhaltigkeitskreis schließen: Lebensmittelschutz durch biobasierte Materialien

21.07.2017 | Veranstaltungen

Operatortheorie im Fokus

20.07.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Einblicke unter die Oberfläche des Mars

21.07.2017 | Geowissenschaften

Wegbereiter für Vitamin A in Reis

21.07.2017 | Biowissenschaften Chemie

Den Geheimnissen der Schwarzen Löcher auf der Spur

21.07.2017 | Veranstaltungsnachrichten