Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Die Membran als wichtiger Akteur beim programmierten Zelltod

12.10.2009
Dresdner Wissenschaftler identifizieren den Mechanismus eines wichtigen regulatorischen Schrittes hin zum Zelltod. Mit Hilfe von Fluoreszenztechniken und Membran-Modellsystemen fanden sie heraus, dass die Hemmung von sogenannten Todesproteinen hauptsächlich in der mitochondrialen Zellmembran erfolgt. Diese Ergebnisse bieten frische Perspektiven für die Entwicklung von Medikamenten bei Krebstherapien.

Jeder komplexe Organismus hat ein aktiv kontrolliertes Programm, die Apoptose, um die eigenen Zellen sterben zu lassen. Für den Organismus ist die Apoptose zum Überleben notwendig, z.B. bei der Kontrolle der Größe von Geweben.

Unkontrolliertes Gewebewachstum kann zu bösartigen Tumoren und damit zu Krebs führen. Ein Ziel der Krebsforschung ist deshalb, Apoptose bei diesen entarteten Zellen auszulösen. Die Mitglieder der Proteinfamilie Bcl-2 sind Schlüsselregulatoren des programmierten Zelltodes und stehen im Fokus der Studie von Forschern des Biotechnologischen Zentrums der TU Dresden (BIOTEC) und des spanischen Centro de Investigación Príncipe Felipe.

Ihre Ergebnisse in der aktuellen Ausgabe von Nature Structural and Molecular Biology zeigen, dass die Membran von Mitochondrien ("Kraftwerke" der Zelle) die Bindung zwischen zwei Proteinen der Bcl-2 Familie stark fördert. Darüberhinaus wird die Sensibilität gegenüber Blockern, die den Zelltod begünstigen, in der Membran beeinflusst.

Die Rolle der mitochondrialen Membran wurde bei der Untersuchung der Todesproteine in vergangenen Studien eher vernachlässigt. Daher gibt es bisher kaum experimentelle Daten zur Interaktion dieser Proteine in der Membran. So ist noch nicht klar, wie die Proteine miteinander interagieren um den Zelltod zu verhindern oder herbeizuführen und welche Rolle ihre Verortung in die Membran während des Zelltodes spielt. Auf den Grund gegangen sind die Wissenschaftler diesen Fragen mit einer neuen Variante der Fluoreszenz-Kreuz-Korrelationsspektroskopie, mit der die Interaktionen von zwei Proteinen der BcL-2 Familie quantifiziert werden konnten. Sie untersuchten die Proteine in wässriger Lösung und in künstlichen Mitochondrialmembranen. "Wir fanden heraus, dass das Protein Bcl-xL - welches den Zelltod verhindert -, sich mit dem Protein tBid - das den Zelltod einleiten kann - vorwiegend in der Membran verbindet", erklärt Dr. García-Sáez aus der Gruppe von Prof. Schwille am BIOTEC. "tBid wird also neutralisiert und kann die Apoptose nicht mehr starten." Die Membran fördert diese Bindung viel stärker als bisher angenommen.

Um zu testen, ob die Bindung dieser beiden Proteine in der Membran verschieden ist zu der in wässriger Lösung, verwendeten die Forscher einen Blocker, der in der derzeitigen Entwicklung von Krebsmedikamenten verwendet wird - das Peptid BH3. Dieser Blocker bindet Bcl-xL und hebt dessen Aktion auf. Dadurch kann tBid, die Apoptose auslösen. Prof. Petra Schwille erzählt: "Das Ergebnis überraschte uns - in Lösungen konnte das Peptid BH3 die Verbindung zwischen Bcl-xL und tBid leicht wieder lösen, in Membranen hingegen war es nur möglich, einen kleinen Teil dieses Komplexes zu zerstören. Das ist ein Indiz dafür, dass tBid / Bcl-xL Verbindungen in Lösung anders gestaltet sind als in Mitochondrialmembran und Blocker dort auch anders wirken." Die Erkenntnisse eröffnen neue Möglichkeiten in der Entwicklung von Blocker-Medikamenten, die Bcl-xL in der Membran binden können.

In zukünftigen Studien möchten die Forscher weitere Blocker testen und sehen, wie unterschiedlich sie in Lösung und in der Membran wirken. Damit kann man verstehen lernen, wie einzelne Blocker als Medikamente arbeiten und wo sie am effizientesten wirken. "Die Ergebnisse der Studie helfen uns enorm dabei zu verstehen, wo bestimmte Proteine, die den Zelltod herbeiführen, außer Gefecht gesetzt werden. Die mitochondriale Membran war dafür bislang kaum anerkannt", sagt Dr. García-Sáez. Der neuartige experimentelle Ansatz bietet auch neue Perspektiven zur Erforschung molekularer Mechanismen bei den Interaktionen an Schnittstellen, wie z.B. der Membran.

Ana J. García-Sáez, Jonas Ries, Mar Orzáez, Enrique Rérez-Payà, Petra Schwille "Membrane promotes tBid interaction with Bcl-xL" Nature Structural and Molecular Biology: 11. Oktober 2009

Kontakt für Journalisten:
Katrin Boes, Pressesprecherin BIOTEC
Tel.: 0351 463 40347, E-Mail: katrin.boes@crt-dresden.de
Prof. Dr. Petra Schwille,
Professorin für Biophysik am Biotechnologischen Zentrum der TU Dresden
Tel.: 0351 463 40329, E-Mail: petra.schwille@biotec.tu-dresden.de
Dr. Ana J. García-Sáez
Wissenschaftliche Mitarbeiterin bei Prof. Schwille
E-Mail: ana.garcia@biotec.tu-dresden.de

Katrin Boes | idw
Weitere Informationen:
http://www.tu-dresden.de

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Eine Karte der Zellkraftwerke
18.08.2017 | Albert-Ludwigs-Universität Freiburg im Breisgau

nachricht Chronische Infektionen aushebeln: Ein neuer Wirkstoff auf dem Weg in die Entwicklung
18.08.2017 | Deutsches Zentrum für Infektionsforschung

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: Unterwasserroboter soll nach einem Jahr in der arktischen Tiefsee auftauchen

Am Dienstag, den 22. August wird das Forschungsschiff Polarstern im norwegischen Tromsø zu einer besonderen Expedition in die Arktis starten: Der autonome Unterwasserroboter TRAMPER soll nach einem Jahr Einsatzzeit am arktischen Tiefseeboden auftauchen. Dieses Gerät und weitere robotische Systeme, die Tiefsee- und Weltraumforscher im Rahmen der Helmholtz-Allianz ROBEX gemeinsam entwickelt haben, werden nun knapp drei Wochen lang unter Realbedingungen getestet. ROBEX hat das Ziel, neue Technologien für die Erkundung schwer erreichbarer Gebiete mit extremen Umweltbedingungen zu entwickeln.

„Auftauchen wird der TRAMPER“, sagt Dr. Frank Wenzhöfer vom Alfred-Wegener-Institut, Helmholtz-Zentrum für Polar- und Meeresforschung (AWI) selbstbewusst. Der...

Im Focus: Mit Barcodes der Zellentwicklung auf der Spur

Darüber, wie sich Blutzellen entwickeln, existieren verschiedene Auffassungen – sie basieren jedoch fast ausschließlich auf Experimenten, die lediglich Momentaufnahmen widerspiegeln. Wissenschaftler des Deutschen Krebsforschungszentrums stellen nun im Fachjournal Nature eine neue Technik vor, mit der sich das Geschehen dynamisch erfassen lässt: Mithilfe eines „Zufallsgenerators“ versehen sie Blutstammzellen mit genetischen Barcodes und können so verfolgen, welche Zelltypen aus der Stammzelle hervorgehen. Diese Technik erlaubt künftig völlig neue Einblicke in die Entwicklung unterschiedlicher Gewebe sowie in die Krebsentstehung.

Wie entsteht die Vielzahl verschiedener Zelltypen im Blut? Diese Frage beschäftigt Wissenschaftler schon lange. Nach der klassischen Vorstellung fächern sich...

Im Focus: Fizzy soda water could be key to clean manufacture of flat wonder material: Graphene

Whether you call it effervescent, fizzy, or sparkling, carbonated water is making a comeback as a beverage. Aside from quenching thirst, researchers at the University of Illinois at Urbana-Champaign have discovered a new use for these "bubbly" concoctions that will have major impact on the manufacturer of the world's thinnest, flattest, and one most useful materials -- graphene.

As graphene's popularity grows as an advanced "wonder" material, the speed and quality at which it can be manufactured will be paramount. With that in mind,...

Im Focus: Forscher entwickeln maisförmigen Arzneimittel-Transporter zum Inhalieren

Er sieht aus wie ein Maiskolben, ist winzig wie ein Bakterium und kann einen Wirkstoff direkt in die Lungenzellen liefern: Das zylinderförmige Vehikel für Arzneistoffe, das Pharmazeuten der Universität des Saarlandes entwickelt haben, kann inhaliert werden. Professor Marc Schneider und sein Team machen sich dabei die körpereigene Abwehr zunutze: Makrophagen, die Fresszellen des Immunsystems, fressen den gesundheitlich unbedenklichen „Nano-Mais“ und setzen dabei den in ihm enthaltenen Wirkstoff frei. Bei ihrer Forschung arbeiteten die Pharmazeuten mit Forschern der Medizinischen Fakultät der Saar-Uni, des Leibniz-Instituts für Neue Materialien und der Universität Marburg zusammen Ihre Forschungsergebnisse veröffentlichten die Wissenschaftler in der Fachzeitschrift Advanced Healthcare Materials. DOI: 10.1002/adhm.201700478

Ein Medikament wirkt nur, wenn es dort ankommt, wo es wirken soll. Wird ein Mittel inhaliert, muss der Wirkstoff in der Lunge zuerst die Hindernisse...

Im Focus: Exotische Quantenzustände: Physiker erzeugen erstmals optische „Töpfe" für ein Super-Photon

Physikern der Universität Bonn ist es gelungen, optische Mulden und komplexere Muster zu erzeugen, in die das Licht eines Bose-Einstein-Kondensates fließt. Die Herstellung solch sehr verlustarmer Strukturen für Licht ist eine Voraussetzung für komplexe Schaltkreise für Licht, beispielsweise für die Quanteninformationsverarbeitung einer neuen Computergeneration. Die Wissenschaftler stellen nun ihre Ergebnisse im Fachjournal „Nature Photonics“ vor.

Lichtteilchen (Photonen) kommen als winzige, unteilbare Portionen vor. Viele Tausend dieser Licht-Portionen lassen sich zu einem einzigen Super-Photon...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

European Conference on Eye Movements: Internationale Tagung an der Bergischen Universität Wuppertal

18.08.2017 | Veranstaltungen

Einblicke ins menschliche Denken

17.08.2017 | Veranstaltungen

Eröffnung der INC.worX-Erlebniswelt während der Technologie- und Innovationsmanagement-Tagung 2017

16.08.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Eine Karte der Zellkraftwerke

18.08.2017 | Biowissenschaften Chemie

Chronische Infektionen aushebeln: Ein neuer Wirkstoff auf dem Weg in die Entwicklung

18.08.2017 | Biowissenschaften Chemie

Computer mit Köpfchen

18.08.2017 | Informationstechnologie