Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Neuer Stoffwechsel-Sensor kann Hinweise auf Entartung von Zellen geben

03.05.2017

Forscher der Universität Tübingen sehen darin das Potenzial für ein Werkzeug, das Erfolg oder Misserfolg einer Krebsbehandlung anzeigen kann

Eine Drehscheibe im Stoffwechsel ist der Citratzyklus, der beim Abbau der Nahrungsstoffe Energie und Bausteine für Synthesen in der Zelle bereitstellt. Ein Zwischenprodukt des Zyklus, das 2-Oxoglutarat, hat sich als zentrales Bindeglied und Stellschraube zwischen dem Kohlenstoffkreislauf und der Proteinherstellung erwiesen.


Das Sensorprotein bindet 2-Oxoglutarat und ändert dadurch seine Struktur. Daraus resultiert eine messbare Änderung der Fluoreszenz.

Abbildung: Karl Forchhammer

Sein Pegelstand entscheidet darüber, wann und wie sich eine Zelle spezialisiert oder ob sie entartet, was zur Entstehung von Krebs führen kann. Wie sich die Konzentration an 2-Oxoglutarat zeitabhängig verändert, ließ sich bisher nur unzureichend verfolgen.

Damit haben sich Forscherinnen und Forscher des Interfakultären Instituts für Mikrobiologie und Infektionsmedizin der Universität Tübingen unter der Leitung von Professor Karl Forchhammer in Zusammenarbeit mit dem Deutschen Zentrum für Krebsforschung und der Universität Heidelberg näher befasst.

Nun ist es ihnen gelungen, einen Sensor für 2-Oxoglutarat zu entwickeln, der die Konzentration direkt in der Zelle misst. Künftige Einsatzbereiche sehen die Forscher beim Wirkstoffscreening und für die Überprüfung, ob eine Krebsbehandlung anschlägt. Ihre Studie wurde in der Fachzeitschrift Scientific Reports veröffentlicht.

Forschern stehen immer bessere Methoden zur Verfügung, um den physiologischen Zustand einer Zelle zu messen. Doch häufig haben diese den Nachteil, dass die Stoffwechselprodukte, die gemessen werden sollen, dafür aus der Zelle extrahiert werden müssen.

Daher konzentrierte sich das Forscherteam um Karl Forchhammer auf die Entwicklung eines Proteinsensors, mit dem Live-Messungen möglich sind. Als Ausgangspunkt wählten sie ein Protein aus dem Bakterium Synechococcus elongatus mit der Bezeichnung PII, das 2-Oxoglutarat binden kann und innerhalb der Zelle für die Weiterleitung bestimmter Signale sorgt.

In Abhängigkeit von der Konzentration des 2-Oxoglutarats verändert das Protein seine Struktur. Das Forscherteam musste nun dafür sorgen, dass es von der normalen Signalweiterleitung entkoppelt wird. Stattdessen verbanden sie PII mit einem weiteren Protein, das durch die Strukturänderung zur Ausstrahlung von fluoreszierendem Licht angeregt wird. Die Intensität der Fluoreszenz können die Forscher messen und zum Beispiel in Zell- und Gewebeproben die fluoreszierenden Zellen unter einem speziellen Mikroskop untersuchen.

In ersten Versuchen mit menschlichen Zellkulturen hat sich der neue Sensor für 2-Oxoglutarat bereits als funktionstüchtig erwiesen. Die Forscher glauben, dass er für den Einsatz in der Wirkstoffprüfung und Medizin weiterentwickelt werden kann. Beim Einsatz neuer Wirkstoffe könnte eine Veränderung des 2-Oxoglutarat-Pegels die Bildung von Krebszellen anzeigen; in der Medizin wiederum ließe sich bei einer Krebsbehandlung verfolgen, ob sich tatsächlich der Pegel ändert und die Behandlung anschlägt.

Publikation:
Jan Lüddecke, Liliana Francois, Philipp Spät, Björn Watzer, Tomasz Chilczuk, Gernot Poschet, Rüdiger Hell, Bernhard Radlwimmer, Karl Forchhammer: PII Protein-Derived FRET Sensors for Quantification and Live-Cell Imaging of 2-Oxoglutarate. Scientific Reports, 3. Mai 2017, www.nature.com/articles/s41598-017-01440-w.

Kontakt:
Prof. Dr. Karl Forchhammer
Universität Tübingen
Interfakultäres Institut für Mikrobiologie und Infektionsmedizin
Telefon +49 7071 29-72096
karl.forchhammer[at]uni-tuebingen.de

Die Abbildung erhalten Sie unter:
http://www.pressefotos.uni-tuebingen.de/20170503_Stoffwechsel_Sensor.zip

Antje Karbe | idw - Informationsdienst Wissenschaft
Weitere Informationen:
http://www.uni-tuebingen.de/

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Von Hefe für Demenzerkrankungen lernen
22.02.2018 | Heinrich-Heine-Universität Düsseldorf

nachricht Rettender Ritter in goldener Rüstung
22.02.2018 | Exzellenzcluster Entzündungsforschung

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: Verlässliche Quantencomputer entwickeln

Internationalem Forschungsteam gelingt wichtiger Schritt auf dem Weg zur Lösung von Zertifizierungsproblemen

Quantencomputer sollen künftig algorithmische Probleme lösen, die selbst die größten klassischen Superrechner überfordern. Doch wie lässt sich prüfen, dass der...

Im Focus: Developing reliable quantum computers

International research team makes important step on the path to solving certification problems

Quantum computers may one day solve algorithmic problems which even the biggest supercomputers today can’t manage. But how do you test a quantum computer to...

Im Focus: Innovation im Leichtbaubereich: Belastbares Sandwich aus Aramid und Carbon

Die Entwicklung von Leichtbaustrukturen ist eines der zentralen Zukunftsthemen unserer Gesellschaft. Besonders in der Luftfahrtindustrie und in anderen Transportbereichen sind Leichtbaustrukturen gefragt. Sie ermöglichen Energieeinsparungen und reduzieren den Ressourcenverbrauch bei Treibstoffen und Material. Zum Einsatz kommen dabei Verbundmaterialien in der so genannten Sandwich-Bauweise. Diese bestehen aus zwei dünnen, steifen und hochfesten Deckschichten mit einer dazwischen liegenden dicken, vergleichsweise leichten und weichen Mittelschicht, dem Sandwich-Kern.

Aramidpapier ist ein etabliertes Material für solche Sandwichkerne. Sein mechanisches Strukturversagen ist jedoch noch unzureichend erforscht: Bislang fehlten...

Im Focus: Die Brücke, die sich dehnen kann

Brücken verformen sich, daher baut man normalerweise Dehnfugen ein. An der TU Wien wurde eine Technik entwickelt, die ohne Fugen auskommt und dadurch viel Geld und Aufwand spart.

Wer im Auto mit flottem Tempo über eine Brücke fährt, spürt es sofort: Meist rumpelt man am Anfang und am Ende der Brücke über eine Dehnfuge, die dort...

Im Focus: Eine Frage der Dynamik

Die meisten Ionenkanäle lassen nur eine ganz bestimmte Sorte von Ionen passieren, zum Beispiel Natrium- oder Kaliumionen. Daneben gibt es jedoch eine Reihe von Kanälen, die für beide Ionensorten durchlässig sind. Wie den Eiweißmolekülen das gelingt, hat jetzt ein Team um die Wissenschaftlerin Han Sun (FMP) und die Arbeitsgruppe von Adam Lange (FMP) herausgefunden. Solche nicht-selektiven Kanäle besäßen anders als die selektiven eine dynamische Struktur ihres Selektivitätsfilters, berichten die FMP-Forscher im Fachblatt Nature Communications. Dieser Filter könne zwei unterschiedliche Formen ausbilden, die jeweils nur eine der beiden Ionensorten passieren lassen.

Ionenkanäle sind für den Organismus von herausragender Bedeutung. Wenn zum Beispiel Sinnesreize wahrgenommen, ans Gehirn weitergeleitet und dort verarbeitet...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

DFG unterstützt Kongresse und Tagungen - April 2018

21.02.2018 | Veranstaltungen

Tag der Seltenen Erkrankungen – Deutsche Leberstiftung informiert über seltene Lebererkrankungen

21.02.2018 | Veranstaltungen

Digitalisierung auf dem Prüfstand: Hochkarätige Konferenz zu Empowerment in der agilen Arbeitswelt

20.02.2018 | Veranstaltungen

VideoLinks
Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

Von Hefe für Demenzerkrankungen lernen

22.02.2018 | Biowissenschaften Chemie

Sektorenkopplung: Die Energiesysteme wachsen zusammen

22.02.2018 | Seminare Workshops

Die Entschlüsselung der Struktur des Huntingtin Proteins

22.02.2018 | Biowissenschaften Chemie

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics