Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Neu in Würzburg: Carmen Villmann erforscht Ionenkanäle

20.03.2012
Wann immer elektrisch geladene Teilchen durch Zellmembranen hindurch transportiert werden müssen, sind Ionenkanäle im Spiel.

Bei der Erregungsleitung, im Stoffwechsel und bei vielen anderen Prozessen übernehmen die Proteine lebensnotwendige Aufgaben. Carmen Villmann erforscht diese Kanäle. Seit Januar ist sie neue Professorin am Institut für Klinische Neurobiologie der Universität Würzburg.

Manche Kinder fallen schon gleich nach der Geburt durch eine extreme Schreckhaftigkeit auf. Ein Händeklatschen in ihrer Umgebung, eine zufallende Tür oder ein Lichtblitz genügen, und die Neugeborenen zeigen eine extreme Schreckreaktion. Ihre Hände verkrampfen sich, der Kopf ist stark nach hinten überstreckt, Arme und Beine zittern. „Startle disease“ oder „Stiff Baby Syndrom“ heißt ihre Krankheit. Sie zählt zu den Übererregbarkeitssyndromen. Auslöser ist ein fehlerhaft arbeitender Ionenkanal.

Defekte Ionenkanäle sind das Spezialgebiet von Carmen Villmann. Die Professorin ist seit diesem Jahr am Institut für Klinische Neurobiologie der Universität Würzburg tätig. Dort will sie unter anderem den motorischen Forschungsschwerpunkt verstärken.

Ionenkanäle bei der Arbeit

„Alle unsere Bewegungen, sei es Gehen, Sprechen, Kauen oder die präzise Bewegung unserer Hände vollziehen sich automatisch und erscheinen für uns selbstverständlich. Tatsächlich aber unterliegt Muskelarbeit vielen Regulationsmechanismen“, sagt Carmen Villmann. Einer dieser Mechanismen basiert auf der Funktion spezieller Ionenkanäle, der sogenannten Glycinrezeptoren. Diese Rezeptoren finden sich beim Menschen im zentralen Nervensystem, genauer gesagt im Rückenmark und im Hirnstamm, und bilden dort wichtige Schaltstellen für die Motorik.

Funktionieren sie nicht richtig, kann das beispielsweise zum Stiff Baby Syndrom führen. „Mutierte Glycinrezeptoren sind eine der Ursache für diese seltene neurologische Bewegungsstörung“, sagt Carmen Villmann. In ihrem Labor charakterisiert die Wissenschaftlerin die dafür verantwortlichen Mutationen, die im Erbgut von Betroffenen identifiziert wurden. Während dominante Mutationen meist zu Kanälen führen, die ihre Arbeit verweigern, nämlich Ionen zu leiten, führen rezessive Mutationen zu einem fehlerhaften Zusammenbau der Ionenkanäle.

Ionenkanäle sind in die Membran von Zellen eingebaute Tunnelproteine, die in der Lage sind, bestimmte elektrisch geladene Teilchen, Chlorid-Ionen im Falle der Glycinrezeptoren, in die Zelle zu transportieren. Aktiviert werden Glycinrezeptoren durch den Neurotransmitter Glycin. Ihre Aufgabe ist es, in Reaktion auf einen Reiz die Erregung bestimmter motorischer Nervenzellen zu dämpfen und damit am Ende der Signalkaskade eine gezielte Bewegung zu erlauben. Im Fall des Stiff Baby Syndroms funktioniert dieses Dämpfen nicht; die Muskeln werden überregt und verkrampfen letztendlich.

Der Aufbau von Tunnelproteinen

Neben den Mutationen und den damit einhergehenden Veränderungen der Tunnelproteine interessiert sich Carmen Villmann auch für den Aufbau der Proteine. „Die sogenannte Mosaikstruktur besagt, dass sich Tunnelproteine aus Modulen anderer Proteine mit möglicherweise anderer Funktion zusammengesetzt haben. Wenn dem so ist, sollte es möglich sein, Proteine aus sich unabhängig voneinander faltenden Modulen zu bauen“, sagt Carmen Villmann.

Diese Vermutung konnte durch Experimente an einem verkürzten funktionslosen Ionenkanal im Tierversuch inzwischen bewiesen werden. Wenn die Wissenschaftler die Zelle dazu brachten, das fehlende Teilstück selbst herzustellen, war der Ionenkanal wieder in der Lage, seine Aufgaben zu erfüllen. Die Identifikation von derartigen Teilstücken, sogenannten Minimaldomänen, die in der Lage sind sich selbst zu falten und ein funktionsloses Protein zu reparieren, sind von besonderem Interesse der Arbeitsgruppe von Carmen Villmann.

„Spontane Mutationen, die zu verkürzten Proteinen führen, sind in vielen Krankheitsbildern bekannt“, sagt Villmann. Wenn es gelingt, den Fehler mit Hilfe der Minimaldomänen zu beheben, biete sich dies als neues gentherapeutisches Konzepte für Ionenkanalerkrankungen an. Die Forschung am Glycinrezeptor käme übrigens nicht nur den am Stiff Baby Syndrom Erkrankten zugute. Dieser Rezeptor steht als Modellsystem auch für andere Erkrankungen wie beispielsweise bestimmte Formen der Epilepsie.

Zur Person

Carmen Villmann (Jahrgang 1968) ist in Neu-Kaliss geboren und in Mecklenburg/Vorpommern aufgewachsen. Von 1987 bis 1994 studierte sie Biologie an der Humboldt-Universität Berlin, der Northeastern University Boston und der Universität Hannover. 1998 wurde sie am Max-Planck-Institut für Experimentelle Medizin Göttingen promoviert; das Thema ihrer Arbeit lautete: „Untersuchungen zu Struktur-Funktionsbeziehungen an Porendomänen ionotroper Glutamatrezeptoren“.

1998 wechselte Villmann an das Institut für Biochemie der Universität Erlangen; 2009 habilitierte sie sich dort für das Fach Biochemie mit einer Arbeit über „Pathologische Kanalerkrankungen und Bedeutung von Rezeptordomänen für die Ionenkanalfunktion auf dem Weg zu molekularen Therapieansätzen“. 2010/11 hatte sie die wissenschaftliche Leitung des Lehrstuhls Biochemie und Molekulare Medizin an der Universität Erlangen inne.

Kontakt

Prof. Dr. Carmen Villmann, T: (0931) 201-44035,
E-Mail: Villmann_C@klinik.uni-wuerzburg.de

Gunnar Bartsch | idw
Weitere Informationen:
http://www.uni-wuerzburg.de

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Feinste organische Partikel in der Atmosphäre sind häufiger glasartig als flüssige Öltröpfchen
21.04.2017 | Max-Planck-Institut für Chemie

nachricht Darmflora beeinflusst das Altern
21.04.2017 | Max-Planck-Gesellschaft zur Förderung der Wissenschaften e.V.

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: Immunzellen helfen bei elektrischer Reizleitung im Herzen

Erstmals elektrische Kopplung von Muskelzellen und Makrophagen im Herzen nachgewiesen / Erkenntnisse könnten neue Therapieansätze bei Herzinfarkt und Herzrhythmus-Störungen ermöglichen / Publikation am 20. April 2017 in Cell

Makrophagen, auch Fresszellen genannt, sind Teil des Immunsystems und spielen eine wesentliche Rolle in der Abwehr von Krankheitserregern und bei der...

Im Focus: Tief im Inneren von M87

Die Galaxie M87 enthält ein supermassereiches Schwarzes Loch von sechs Milliarden Sonnenmassen im Zentrum. Ihr leuchtkräftiger Jet dominiert das beobachtete Spektrum über einen Frequenzbereich von 10 Größenordnungen. Aufgrund ihrer Nähe, des ausgeprägten Jets und des sehr massereichen Schwarzen Lochs stellt M87 ein ideales Laboratorium dar, um die Entstehung, Beschleunigung und Bündelung der Materie in relativistischen Jets zu erforschen. Ein Forscherteam unter der Leitung von Silke Britzen vom MPIfR Bonn liefert Hinweise für die Verbindung von Akkretionsscheibe und Jet von M87 durch turbulente Prozesse und damit neue Erkenntnisse für das Problem des Ursprungs von astrophysikalischen Jets.

Supermassereiche Schwarze Löcher in den Zentren von Galaxien sind eines der rätselhaftesten Phänomene in der modernen Astrophysik. Ihr gewaltiger...

Im Focus: Deep inside Galaxy M87

The nearby, giant radio galaxy M87 hosts a supermassive black hole (BH) and is well-known for its bright jet dominating the spectrum over ten orders of magnitude in frequency. Due to its proximity, jet prominence, and the large black hole mass, M87 is the best laboratory for investigating the formation, acceleration, and collimation of relativistic jets. A research team led by Silke Britzen from the Max Planck Institute for Radio Astronomy in Bonn, Germany, has found strong indication for turbulent processes connecting the accretion disk and the jet of that galaxy providing insights into the longstanding problem of the origin of astrophysical jets.

Supermassive black holes form some of the most enigmatic phenomena in astrophysics. Their enormous energy output is supposed to be generated by the...

Im Focus: Neu entdeckter Exoplanet könnte bester Kandidat für die Suche nach Leben sein

Supererde in bewohnbarer Zone um aktivitätsschwachen roten Zwergstern gefunden

Ein Exoplanet, der 40 Lichtjahre von der Erde entfernt einen roten Zwergstern umkreist, könnte in naher Zukunft der beste Ort sein, um außerhalb des...

Im Focus: Resistiver Schaltmechanismus aufgeklärt

Sie erlauben energiesparendes Schalten innerhalb von Nanosekunden, und die gespeicherten Informationen bleiben auf Dauer erhalten: ReRAM-Speicher gelten als Hoffnungsträger für die Datenspeicher der Zukunft.

Wie ReRAM-Zellen genau funktionieren, ist jedoch bisher nicht vollständig verstanden. Insbesondere die Details der ablaufenden chemischen Reaktionen geben den...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Smart-Data-Forschung auf dem Weg in die wirtschaftliche Praxis

21.04.2017 | Veranstaltungen

Baukultur: Mehr Qualität durch Gestaltungsbeiräte

21.04.2017 | Veranstaltungen

Licht - ein Werkzeug für die Laborbranche

20.04.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Intelligenter Werkstattwagen unterstützt Mensch in der Produktion

21.04.2017 | HANNOVER MESSE

Forschungszentrum Jülich auf der Hannover Messe 2017

21.04.2017 | HANNOVER MESSE

Smart-Data-Forschung auf dem Weg in die wirtschaftliche Praxis

21.04.2017 | Veranstaltungsnachrichten