Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Neues zur zellulären Stressbewältigung

22.05.2013
Konstanzer Biologen tragen zur Entwicklung neuer Chemotherapeutika bei

Wird die Erbsubstanz (DNA) einer Zelle durch zelleigene Stoffwechselprodukte oder durch von außen kommende toxische Substanzen geschädigt, so löst dies augenblicklich die Aktivierung von Enzymen der Familie der Poly(ADP-Ribose)-Polymerasen aus.

Dies schützt die Zelle vor potenziell krebsauslösenden Mutationen. Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler des Arbeitsbereichs Molekulare Toxikologie unter Leitung von Prof. Dr. Alexander Bürkle haben an der Universität Konstanz in enger Zusammenarbeit mit dem Massachusetts Institute of Technology (MIT), Boston, USA, eine neue massenspektrometrische Methode entwickelt, um Poly(ADP-Ribose) in Zellen zu quantifizieren.

Dies kann zur Entwicklung neuer Chemotherapeutika beitragen. Die Ergebnisse der Studie werden in einer der kommenden Ausgaben der Zeitschrift „Chemical Biology“ der American Chemical Society (ACS) veröffentlicht und sind bereits vorab in der Online-Version der Zeitschrift unter dem Link (http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/cb400170b) verfügbar.

Den Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern ist es gelungen, eine neue bioanalytische Methode zu entwickeln, mit der das Nukleinsäure-ähnliche Biopolymer Poly(ADP-Ribose) in Zellen und Geweben mit bisher unerreichter Sensitivität und Spezifität nachgewiesen und exakt quantifiziert werden kann. Wird die DNA einer Zelle von innen etwa durch freie Radikale oder von außen, beispielsweise durch die Inhaltsstoffe des Zigarettenrauchs oder auch – bei der Tumortherapie – durch Krebsmedikamente, geschädigt, führt dies bereits innerhalb von Sekunden nach Auftreten des DNA-Schadens zur chemischen Ankopplung von Poly(ADP-Ribose) an eine Vielzahl zellulärer Proteine. Es wird angenommen, dass hierdurch etliche zelleigene „DNA-Reparaturwerkzeuge“ gezielt an die Schadensstelle herangeführt werden und somit verschiedene Reparaturmechanismen in der Zelle unterstützt und koordiniert werden.

Derzeit befinden sich etliche pharmakologische Hemmstoffe dieser Poly(ADP-Ribosyl)ierungs-Reaktion als Tumortherapeutika in der klinischen Entwicklung, da sie die DNA-schädigende Wirkung etablierter Tumortherapien verstärken. Die dabei durch bestimmte Krebsmedikamente absichtlich herbeigeführten DNA-Schäden sollen die Tumorzellen in den Zelltod treiben. Wenn die Tumorzellen diese Schäden jedoch schnell reparieren können, haben sie eine verbesserte Chance zu überleben, was im Sinne der Therapie unerwünscht ist. Bei einigen Tumoren mit spezieller genetischer Konstellation, wie zum Beispiel erblichem Brustkrebs, können Hemmstoffe dieser Poly(ADP-Ribosyl)ierung sogar direkt tumorhemmend wirken.

Die Forscher konnten zeigen, dass mit der neuen Methode selbst die extrem geringe Poly(ADP-Ribose)-Menge problemlos messbar ist, die unter stressfreien Bedingungen in der Zelle vorliegen. Ebenso konnten sie bestätigen, dass diese Menge nach DNA-Schädigung sehr rasch um mehr als das Hundertfache ansteigt. Außerdem zeigt die Studie, dass die zelluläre Stressantwort in Blutzellen verschiedener Individuen ausgesprochen unterschiedlich ausfallen kann, was sowohl in der Krebsentstehung als auch in der Krebsbehandlung von Bedeutung sein kann.

„Wir glauben, dass unsere Methode ein völlig neues Fenster zur Erforschung der zellulären Poly(ADP-Ribosyl)ierungs-Reaktion eröffnet und dass dies gerade auch bei der Medikamentenentwicklung Anwendung finden kann“, so Dr. Aswin Mangerich, Habilitand im Arbeitsbereich Molekulare Toxikologie und gleichzeitig Gastwissenschaftler am MIT. Er und Dr. Rita Martello, die im Rahmen ihrer kürzlich abgeschlossenen Doktorarbeit innerhalb der Graduiertenschule „Chemische Biologie“ an der Entwicklung dieser Methode gearbeitet hat, sind zusammen mit Alexander Bürkle die federführenden Autoren der Publikation. Weitere Autoren sind Dr. Sabine Sass, eine ehemalige Diplomandin am Arbeitsbereichs Molekulare Toxikologie, und Prof. Dr. Peter Dedon am MIT, ein weltweit führender Wissenschaftler auf dem Gebiet der Quantitativen Massenspektrometrie von Nukleinsäuren.

Das Projekt wurde von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) über die Konstanzer Graduiertenschule „Chemische Biologie“ und den Sonderforschungsbereich (SFB) „Chemical and Biological Principles of Cellular Proteostasis“ gefördert.

Originalveröffentlichung:
R. Martello#, A. Mangerich#, S. Sass, P. C. Dedon and A. Bürkle (2013). "Quantification of cellular poly(ADP-ribosyl)ation by stable isotope dilution mass spectrometry reveals tissue- and drug-dependent stress response dynamics." ACS Chemical Biololgy. [Epub ahead of print] [#these authors contributed equally].

Kontakt:
Universität Konstanz
Kommunikation und Marketing
Telefon: 07531 / 88-3603
E-Mail: kum@uni-konstanz.de

Dr. Aswin Mangerich
Universität Konstanz
Molekulare Toxikologie
Fachbereich Biologie
Universitätsstraße 10
78464 Konstanz
Telefon: 07531 / 88-4067
E-Mail: aswin.mangerich@uni-konstanz.de

Julia Wandt | idw
Weitere Informationen:
http://www.uni-konstanz.de

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Adenoviren binden gezielt an Strukturen auf Tumorzellen
23.04.2018 | Eberhard Karls Universität Tübingen

nachricht Software mit Grips
20.04.2018 | Max-Planck-Institut für Hirnforschung, Frankfurt am Main

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: Moleküle brillant beleuchtet

Physiker des Labors für Attosekundenphysik, der Ludwig-Maximilians-Universität und des Max-Planck-Instituts für Quantenoptik haben eine leistungsstarke Lichtquelle entwickelt, die ultrakurze Pulse über einen Großteil des mittleren Infrarot-Wellenlängenbereichs generiert. Die Wissenschaftler versprechen sich von dieser Technologie eine Vielzahl von Anwendungen, unter anderem im Bereich der Krebsfrüherkennung.

Moleküle sind die Grundelemente des Lebens. Auch wir Menschen bestehen aus ihnen. Sie steuern unseren Biorhythmus, zeigen aber auch an, wenn dieser erkrankt...

Im Focus: Molecules Brilliantly Illuminated

Physicists at the Laboratory for Attosecond Physics, which is jointly run by Ludwig-Maximilians-Universität and the Max Planck Institute of Quantum Optics, have developed a high-power laser system that generates ultrashort pulses of light covering a large share of the mid-infrared spectrum. The researchers envisage a wide range of applications for the technology – in the early diagnosis of cancer, for instance.

Molecules are the building blocks of life. Like all other organisms, we are made of them. They control our biorhythm, and they can also reflect our state of...

Im Focus: Metalle verbinden ohne Schweißen

Kieler Prototyp für neue Verbindungstechnik wird auf Hannover Messe präsentiert

Schweißen ist noch immer die Standardtechnik, um Metalle miteinander zu verbinden. Doch das aufwändige Verfahren unter hohen Temperaturen ist nicht überall...

Im Focus: Software mit Grips

Ein computergestütztes Netzwerk zeigt, wie die Ionenkanäle in der Membran von Nervenzellen so verschiedenartige Fähigkeiten wie Kurzzeitgedächtnis und Hirnwellen steuern können

Nervenzellen, die auch dann aktiv sind, wenn der auslösende Reiz verstummt ist, sind die Grundlage für ein Kurzzeitgedächtnis. Durch rhythmisch aktive...

Im Focus: Der komplette Zellatlas und Stammbaum eines unsterblichen Plattwurms

Von einer einzigen Stammzelle zur Vielzahl hochdifferenzierter Körperzellen: Den vollständigen Stammbaum eines ausgewachsenen Organismus haben Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler aus Berlin und München in „Science“ publiziert. Entscheidend war der kombinierte Einsatz von RNA- und computerbasierten Technologien.

Wie werden aus einheitlichen Stammzellen komplexe Körperzellen mit sehr unterschiedlichen Funktionen? Die Differenzierung von Stammzellen in verschiedenste...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Fraunhofer eröffnet Community zur Entwicklung von Anwendungen und Technologien für die Industrie 4.0

23.04.2018 | Veranstaltungen

Mars Sample Return – Wann kommen die ersten Gesteinsproben vom Roten Planeten?

23.04.2018 | Veranstaltungen

Internationale Konferenz zur Digitalisierung

19.04.2018 | Veranstaltungen

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

Moleküle brillant beleuchtet

23.04.2018 | Physik Astronomie

Sauber und effizient - Fraunhofer ISE präsentiert Wasserstofftechnologien auf Hannover Messe

23.04.2018 | HANNOVER MESSE

Fraunhofer IMWS entwickelt biobasierte Faser-Kunststoff-Verbunde für Leichtbau-Anwendungen

23.04.2018 | Materialwissenschaften

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