Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Poren-tiefe Entdeckung

09.03.2009
Sie sehen aus wie kleine Fässer und es gibt sie tausendfach in fast jeder Zelle: Vault-Partikel. Obwohl sie schon vor rund dreißig Jahren beschrieben wurden, war ihre Funktion bislang unbekannt.

Einem Forschungsteam der Universität Würzburg ist es jetzt gelungen, das Rätsel um die Vaults zu lösen.


Ein \"synthetischer\" Zellkern (blau), angefärbt mit Antikörpern gegen Vaults (grün) und Kernporen (rot). Fotos: Christian Hacker

Ihre Form ist eindeutig: Wie ein Mini-Sarkophag, eine Nanokapsel oder eben wie das Tonnengewölbe mittelalterlicher Kathedralen sehen sie aus - die Eiweißkomplexe, die in Zellen in großer Zahl zu finden sind. Vault-Partikel oder kurz Vaults nennt man sie deshalb in der einschlägigen Literatur, abgeleitet von dem englischen "Vault" für "Gewölbe".

Ihre Funktion war bislang unklar. Erst jetzt ist es der Würzburger Professorin Marie-Christine Dabauvalle von der Abteilung für Elektronenmikroskopie am Biozentrum gelungen, mit Unterstützung von Forschern des Rudolf-Virchow-Zentrums aufzudecken, welche Aufgaben Vaults in den Zellen übernehmen. Wie die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler zeigen konnten, spielen Vaults eine wichtige Rolle, wenn sich Zellen teilen und Tochterzellen ihre neue Gestalt annehmen.

Kommunikation über die Kernporen

Zellkerne sind von einer doppelten Membran umgeben, der Kernhülle. In ihrem Inneren liegt das Erbgut - die DNA; außen, im so genannten Zytoplasma, befinden sich alle anderen für den Stoffwechsel der Zelle wichtigen Substanzen. Um den Stoff- und Informationsaustausch zwischen dem Kern als dem genetischen Steuerzentrum und dem Zytoplasma zu gewährleisten, ist die Kernhülle von zahlreichen Kanälen, den Kernporenkomplexen, durchbohrt. Bei einer menschlichen Zelle finden sich rund 3000 von ihnen.

Nach jeder Zellteilung müssen die Tochterzellen wachsen und alle Zellbestandteile verdoppeln, bevor sie sich selbst wieder teilen können. So wächst auch der Zellkern, und die Zahl der Kernporen verdoppelt sich. Wie diese Poren in die bestehende Doppelmembran der Kernhülle eingefügt werden, ist ein kaum verstandener Prozess. "Zunächst müssen die beiden Kernmembranen punktartig miteinander fusionieren, um einen Membrankanal zu bilden", erklärt Marie-Christine Dabauvalle.

"Gleichzeitig wird der Membrankanal durch die Anlagerung von hunderten spezifischer Proteinen, den so genannten Nukleoporinen, stabilisiert, und es bilden sich zylindrische Porenkomplexe, die zum Grundinventar jeder Zelle gehören, die einen Zellkern besitzt", so die Wissenschaftlerin. Diese Porenkomplexe zeigen stets die gleiche biochemische Zusammensetzung und den gleichen strukturellen Aufbau, unabhängig davon, ob man einzellige Organismen, pflanzliche, tierische oder menschliche Zellen untersucht.

Neubildung von Kernporen im Reagenzglas

Wie aber bildet sich solch ein neuer Kernporenkomplex? Um diese Frage experimentell anzugehen, hat die Gruppe um Marie-Christine Dabauvalle ein zellfreies System eingesetzt, das auf dem Extrakt von Eiern des südafrikanischen Krallenfroschs Xenopus laevis basiert. Gab sie diesem Extrakt DNA-Material hinzu, bildete sich spontan eine Kernhülle mitsamt Kernporenkomplexen; es entstanden "synthetische" Zellkerne.

Mit Hilfe eines Tricks gelang es der Arbeitsgruppe anschließend, Kerne herzustellen, die von einer Doppelmembran umgeben waren, aber keine Porenkomplexe enthielten. Erst nach der Zugabe einer ganz bestimmten Membranfraktion bildeten sich Poren in der Membran.

Das Rätsel der Poren induzierenden Membranfraktion

Was bewirkte die Neubildung der Kernporen? In Zusammenarbeit mit der Gruppe um Albert Sickmann vom Virchow-Zentrum konnte Marie-Christine Dabauvalle und ihr Team den porenbildenden Faktor identifizieren. Es handelt sich überraschenderweise um das Protein, das die Vaults aufbaut, genannt Major Vault Protein (MVP). Wie genau Vaults die Kernporenbildung auslösen, ist noch nicht geklärt.

Die Größe und die biochemischen Eigenschaften der Vault-Nanokapseln lassen jedoch vermuten, dass sie mit dafür verantwortlich sind, wenn die beiden Kernmembranen punktuell miteinander verschmelzen. Zusätzlich könnten sie die neu gebildeten Membrankanäle stabilisieren und dadurch ein chaotisches Aufreißen verhindern, bis sich die stabile Architektur der Kernporenkomplexe ausgebildet hat.

Schwerpunkt der weiteren Forschungen wird es nun sein, die Interaktionen von Vaults mit der Kernmembran und den verschiedenen Nukleoporinen auf molekularer Ebene aufzuklären. Über das Forschungsergebnis berichtet die aktuelle Ausgabe des Journal of Cell Science.

Friederike Vollmar, Christian Hacker, René-Peiman Zahedi, Albert Sickmann, Andrea Ewald, Ulrich Scheer, und Marie-Christine Dabauvalle (2009). Assembly of nuclear pore complexes mediated by major vault protein (MVP). J. Cell Science 122: 780-786. Siehe auch das Editorial im gleichen Heft "In this Issue".

Kontakt: Prof. Dr. Marie-Christine Dabauvalle, Tel. (0931) 31-88055, E-Mail: dabauvalle@biozentrum.uni-wuerzburg.de

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

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Kontinentalrand mit Leckage
27.03.2017 | MARUM - Zentrum für Marine Umweltwissenschaften an der Universität Bremen

nachricht Neuen molekularen Botenstoff bei Lebererkrankungen entdeckt
27.03.2017 | Universitätsmedizin Mannheim

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: Das anwachsende Ende der Ordnung

Physiker aus Konstanz weisen sogenannte Mermin-Wagner-Fluktuationen experimentell nach

Ein Kristall besteht aus perfekt angeordneten Teilchen, aus einer lückenlos symmetrischen Atomstruktur – dies besagt die klassische Definition aus der Physik....

Im Focus: Wegweisende Erkenntnisse für die Biomedizin: NAD⁺ hilft bei Reparatur geschädigter Erbinformationen

Eine internationale Forschergruppe mit dem Bayreuther Biochemiker Prof. Dr. Clemens Steegborn präsentiert in 'Science' neue, für die Biomedizin wegweisende Forschungsergebnisse zur Rolle des Moleküls NAD⁺ bei der Korrektur von Schäden am Erbgut.

Die Zellen von Menschen und Tieren können Schäden an der DNA, dem Träger der Erbinformation, bis zu einem gewissen Umfang selbst reparieren. Diese Fähigkeit...

Im Focus: Designer-Proteine falten DNA

Florian Praetorius und Prof. Hendrik Dietz von der Technischen Universität München (TUM) haben eine neue Methode entwickelt, mit deren Hilfe sie definierte Hybrid-Strukturen aus DNA und Proteinen aufbauen können. Die Methode eröffnet Möglichkeiten für die zellbiologische Grundlagenforschung und für die Anwendung in Medizin und Biotechnologie.

Desoxyribonukleinsäure – besser bekannt unter der englischen Abkürzung DNA – ist die Trägerin unserer Erbinformation. Für Prof. Hendrik Dietz und Florian...

Im Focus: Fliegende Intensivstationen: Ultraschallgeräte in Rettungshubschraubern können Leben retten

Etwa 21 Millionen Menschen treffen jährlich in deutschen Notaufnahmen ein. Im Kampf zwischen Leben und Tod zählt für diese Patienten jede Minute. Wenn sie schon kurz nach dem Unfall zielgerichtet behandelt werden können, verbessern sich ihre Überlebenschancen erheblich. Damit Notfallmediziner in solchen Fällen schnell die richtige Diagnose stellen können, kommen in den Rettungshubschraubern der DRF Luftrettung und zunehmend auch in Notarzteinsatzfahrzeugen mobile Ultraschallgeräte zum Einsatz. Experten der Deutschen Gesellschaft für Ultraschall in der Medizin e.V. (DEGUM) schulen die Notärzte und Rettungsassistenten.

Mit mobilen Ultraschallgeräten können Notärzte beispielsweise innere Blutungen direkt am Unfallort identifizieren und sie bei Bedarf auch für Untersuchungen im...

Im Focus: Gigantische Magnetfelder im Universum

Astronomen aus Bonn und Tautenburg in Thüringen beobachteten mit dem 100-m-Radioteleskop Effelsberg Galaxienhaufen, das sind Ansammlungen von Sternsystemen, heißem Gas und geladenen Teilchen. An den Rändern dieser Galaxienhaufen fanden sie außergewöhnlich geordnete Magnetfelder, die sich über viele Millionen Lichtjahre erstrecken. Sie stellen die größten bekannten Magnetfelder im Universum dar.

Die Ergebnisse werden am 22. März in der Fachzeitschrift „Astronomy & Astrophysics“ veröffentlicht.

Galaxienhaufen sind die größten gravitativ gebundenen Strukturen im Universum, mit einer Ausdehnung von etwa zehn Millionen Lichtjahren. Im Vergleich dazu ist...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Wie Menschen wachsen

27.03.2017 | Veranstaltungen

Zweites Symposium 4SMARTS zeigt Potenziale aktiver, intelligenter und adaptiver Systeme

27.03.2017 | Veranstaltungen

Rund 500 Fachleute aus Wissenschaft und Wirtschaft diskutierten über technologische Zukunftsthemen

24.03.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Fließender Übergang zwischen Design und Simulation

27.03.2017 | HANNOVER MESSE

Industrial Data Space macht neue Geschäftsmodelle möglich

27.03.2017 | HANNOVER MESSE

Neue Sicherheitstechnik ermöglicht Teamarbeit

27.03.2017 | HANNOVER MESSE