Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Neue Einblicke in den Sehvorgang

12.09.2014

Mit der Röntgenstrukturanalyse haben Wissenschaftler der Charité – Universitätsmedizin Berlin eine entscheidende Gemeinsamkeit zwischen zwei funktionell und strukturell ganz unterschiedlichen Proteinen des Sehprozesses entdeckt.

Dieser zwischen den Proteinen nahezu homologe Bereich dient als Bindungsstelle für das Sehpigment Rhodopsin und reguliert den Beginn des gesamten Sehvorgangs auf molekularer Ebene. Die Ergebnisse der Studie sind in der aktuellen Ausgabe der Fachzeitschrift Nature Communications* veröffentlicht.

Licht, das ins Auge fällt, löst einen hochkomplexen chemischen Vorgang aus. Am Anfang des Prozesses steht die Wechselwirkung des Lichts mit dem Protein Rhodopsin. Rhodopsin, das sogenannte Sehpurpur, ist in den Zellmembranen der Sehsinneszellen in der Netzhaut des Auges verankert. Es wird von der Energie des einfallenden Lichts angeregt, seine Form zu verändern.

Dadurch kann ein weiteres Protein, ein sogenanntes G-Protein, im Zellinneren an das Rhodopsin andocken. Diese Bindung wiederum löst in der Zelle einen bestimmten Signalweg aus, der in weiteren Verschaltungen ans Gehirn geleitet wird und letztlich zur Bildentstehung führt. Nach kurzer Zeit wird das Rhodopsin wieder abgeschaltet, so dass es für den nächsten Lichtreiz empfänglich ist. Das zum Abschalten notwendige Protein Arrestin dockt ebenfalls an das Rhodopsin und beendet dadurch die Weiterleitung des Signals.

Die Wissenschaftler um Dr. Patrick Scheerer, Leiter der Arbeitsgruppe Proteinstrukturanalyse und Signaltransduktion am Institut für Medizinische Physik und Biophysik der Charité, erstellten mithilfe von Proteinkristallen ein 3D-Bild der Rezeptorstruktur. In einem Proteinkristall sind einzelne Proteine an den Gitterpunkten des Kristallgitters exakt gleich angeordnet und können dann durch Röntgenstrahlung gemessen werden.

Die strukturellen Ergebnisse dieser Arbeit wurden durch verschiedene fluoreszenz- und spektroskopische Methoden in Kooperation mit sechs weiteren Arbeitsgruppen des Instituts überprüft. Diese Methoden ermöglichen es, Konformationsänderungen von Proteinen unter natürlichen Bedingungen zu beobachten und zu messen. „Die Ergebnisse unserer Arbeit zeigen eindeutig, dass sowohl das G-Protein als auch das Arrestin einen sehr ähnlichen strukturellen Teil mit einer nahezu homologen Proteinsequenz besitzen, die den Rezeptor auf ähnliche Weise erkennt und binden kann“, sagt Dr. Michal Szczepek, der Erstautor der Studie.

„Schon in vorangegangenen Studien konnten wir zeigen, wie sich Rhodopsin in den einzelnen Aktivierungsschritten der Sehkaskade verhält. Nun liefern wir einen weiteren Einblick in den Mechanismus der Wechselwirkung zwischen Rezeptor und den interagierenden Proteinen“, sagt Dr. Scheerer. „Da mindestens ein Drittel aller Arzneimittel direkt auf die Gruppe der sogenannten G-protein-gekoppelten Rezeptoren wirkt, zu denen auch das Rhodopsin gehört, ist eine genaue Kenntnis ihrer Struktur, Funktion und Wirkungsweise von besonderer Bedeutung“, fügt er hinzu.

*Szczepek M, Beyrière F, Hofmann KP, Elgeti M, Kazmin R, Rose A, Bartl FJ, von Stetten D, Heck M, Sommer ME, Hildebrand PW, Scheerer P. Crystal structure of a common GPCR-binding interface for G protein and arrestin. Nat Commun. 2014 Sep 10;5:4801. doi: 10.1038/ncomms5801.

Kontakt:
Dr. Patrick Scheerer
Institut für Medizinische Physik und Biophysik
Arbeitsgruppe Proteinstrukturanalyse / Signaltransduktion
Charité – Universitätsmedizin Berlin
t: +49 30 450 524 178
Patrick.Scheerer@charite.de

Weitere Informationen:

http://Institut für Medizinische Physik und Biophysik
http://(http://biophysik.charite.de/institut/)
http://Arbeitsgruppe Proteinstrukturanalyse / Signaltransduktion – AG Scheerer (http://biophysik.charite.de/forschung/struktur_und_funktion_makromolekularer_mas...)

Dr. Julia Biederlack | idw - Informationsdienst Wissenschaft

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Bakterieller Untermieter macht Blattnahrung für Käfer verdaulich
17.11.2017 | Max-Planck-Institut für chemische Ökologie

nachricht Neues Werkzeug für gezielten Proteinabbau
17.11.2017 | Max-Planck-Institut für biophysikalische Chemie

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: Ultrakalte chemische Prozesse: Physikern gelingt beispiellose Vermessung auf Quantenniveau

Wissenschaftler um den Ulmer Physikprofessor Johannes Hecker Denschlag haben chemische Prozesse mit einer beispiellosen Auflösung auf Quantenniveau vermessen. Bei ihrer wissenschaftlichen Arbeit kombinierten die Forscher Theorie und Experiment und können so erstmals die Produktzustandsverteilung über alle Quantenzustände hinweg - unmittelbar nach der Molekülbildung - nachvollziehen. Die Forscher haben ihre Erkenntnisse in der renommierten Fachzeitschrift "Science" publiziert. Durch die Ergebnisse wird ein tieferes Verständnis zunehmend komplexer chemischer Reaktionen möglich, das zukünftig genutzt werden kann, um Reaktionsprozesse auf Quantenniveau zu steuern.

Einer deutsch-amerikanischen Forschergruppe ist es gelungen, chemische Prozesse mit einer nie dagewesenen Auflösung auf Quantenniveau zu vermessen. Dadurch...

Im Focus: Leoniden 2017: Sternschnuppen im Anflug?

Gemeinsame Pressemitteilung der Vereinigung der Sternfreunde und des Hauses der Astronomie in Heidelberg

Die Sternschnuppen der Leoniden sind in diesem Jahr gut zu beobachten, da kein Mondlicht stört. Experten sagen für die Nächte vom 16. auf den 17. und vom 17....

Im Focus: «Kosmische Schlange» lässt die Struktur von fernen Galaxien erkennen

Die Entstehung von Sternen in fernen Galaxien ist noch weitgehend unerforscht. Astronomen der Universität Genf konnten nun erstmals ein sechs Milliarden Lichtjahre entferntes Sternensystem genauer beobachten – und damit frühere Simulationen der Universität Zürich stützen. Ein spezieller Effekt ermöglicht mehrfach reflektierte Bilder, die sich wie eine Schlange durch den Kosmos ziehen.

Heute wissen Astronomen ziemlich genau, wie sich Sterne in der jüngsten kosmischen Vergangenheit gebildet haben. Aber gelten diese Gesetzmässigkeiten auch für...

Im Focus: A “cosmic snake” reveals the structure of remote galaxies

The formation of stars in distant galaxies is still largely unexplored. For the first time, astron-omers at the University of Geneva have now been able to closely observe a star system six billion light-years away. In doing so, they are confirming earlier simulations made by the University of Zurich. One special effect is made possible by the multiple reflections of images that run through the cosmos like a snake.

Today, astronomers have a pretty accurate idea of how stars were formed in the recent cosmic past. But do these laws also apply to older galaxies? For around a...

Im Focus: Pflanzenvielfalt von Wäldern aus der Luft abbilden

Produktivität und Stabilität von Waldökosystemen hängen stark von der funktionalen Vielfalt der Pflanzengemeinschaften ab. UZH-Forschenden gelang es, die Pflanzenvielfalt von Wäldern durch Fernerkundung mit Flugzeugen in verschiedenen Massstäben zu messen und zu kartieren – von einzelnen Bäumen bis hin zu ganzen Artengemeinschaften. Die neue Methode ebnet den Weg, um zukünftig die globale Pflanzendiversität aus der Luft und aus dem All zu überwachen.

Ökologische Studien zeigen, dass die Pflanzenvielfalt zentral ist für das Funktionieren von Ökosys-temen. Wälder mit einer höheren funktionalen Vielfalt –...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Technologievorsprung durch Textiltechnik

17.11.2017 | Veranstaltungen

Roboter für ein gesundes Altern: „European Robotics Week 2017“ an der Frankfurt UAS

17.11.2017 | Veranstaltungen

Börse für Zukunftstechnologien – Leichtbautag Stade bringt Unternehmen branchenübergreifend zusammen

17.11.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Technologievorsprung durch Textiltechnik

17.11.2017 | Veranstaltungsnachrichten

IHP präsentiert sich auf der productronica 2017

17.11.2017 | Messenachrichten

Roboter schafft den Salto rückwärts

17.11.2017 | Innovative Produkte