Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Wenn ein Protein die Seiten wechselt

18.06.2009
Wissenschaftler des DFG Forschungszentrums Molekularphysiologie des Gehirns entschlüsseln wichtigen Mechanismus bei der molekularen Kontrolle der Zellpolarität. Veröffentlicht in der Juni-Ausgabe von DEVELOPMENTAL CELL.

Dass der Kopf oberhalb des Halses sitzt und die Nase vorn im Gesicht - das erscheint uns selbstverständlich. Wenn man aber die molekularen Vorgänge betrachtet, die dazu führen, wo in einem wachsenden Organismus "oben" und "unten", "vorn" und "hinten" ist, dann wird daraus ein komplexes Problem.


Ein Embryo der Fruchtfliege Drosophila wurde angefärbt für die Proteine Bazooka (rot) und Miranda (blau). Die DNA ist in türkis dargestellt. Die drei großen runden Zellen in der Mitte sind neurale Stammzellen, die sich gerade in der Teilung befinden. cmpb

Zur Lösung des Problems muss man sich auf die Ebene der Zellen bewegen, die selbst hochgradig polarisiert sind. Einen wichtigen Schritt zum Verstehen der Vorgänge haben jetzt Wissenschaftler der Universitätsmedizin Göttingen gefunden. Die Forschergruppe am Göttinger DFG-Forschungszentrum Molekularphysiologie des Gehirns (CMPB) hat die molekularen Mechanismen erforscht, die zur Polarisierung neuronaler Stammzellen der Fruchtfliege führen. Die Ergebnisse wurden in der Juni-Ausgabe der renommierten Fachzeitschrift "Developmental Cell" veröffentlicht.

Originalveröffentlichung
Krahn MP, Egger-Adam D, Wodarz A (2009) PP2A antagonizes phosphorylation of Bazooka by PAR-1 to control apical-basal polarity in divding embryonic neuroblasts. Developmental Cell, Volume 16, Issue 6, 16. Juni 2009, 901-908.

Mit ihren Untersuchungen setzten sie bei einem bekannten Phänomen an: Die asymmetrische Zellteilung befähigt eine Stammzelle zur Bildung von zwei Tochterzellen mit unterschiedlichen Zell-Schicksalen. Eine Tochterzelle kann sich z.B. zu einer Knochen-, Blut- oder Nervenzelle entwickeln, wohingegen die zweite ihre eigene Identität als Stammzelle behält und sich weiterhin teilen kann. Eine wesentliche Voraussetzung für solch eine asymmetrische Zellteilung ist die "Polarisierung" der Stammzelle. Dafür müssen sich bestimmte Proteine schon vor der Teilung in der einen oder der anderen Hälfte der sich teilenden Zelle gruppieren.

Die Göttinger Wissenschaftler können nun zeigen, welche molekularen Mechanismen die Anreicherung des für die Polarisierung der Stammzelle essentiellen Proteins Bazooka an einem bestimmten Pol der Zelle steuern. "Wir konnten außerdem beobachten, dass eine Störung dieser Abläufe direkte Auswirkungen auf die Polarität der Stammzelle hat", sagt Prof. Dr. Andreas Wodarz, Leiter der Studie und Direktor der Abteilung Stammzellbiologie an der Universitätsmedizin Göttingen. Störungen der Zellpolarität und asymmetrischen Zellteilung können zu schwerwiegenden Erkrankungen führen und werden z.B. mit der Entstehung von Krebs in Zusammenhang gebracht.

Kontrolle der Zellpolarität
Einige der Proteine, die beim Prozess der Polarisierung in den neuronalen Stammzellen der Fruchtfliege eine Rolle spielen, sind bereits bekannt: Das Bazooka Protein ist eines der wichtigsten. Es konzentriert sich vor der Teilung in einem Komplex mit zwei weiteren Proteinen namens PAR-6 und aPKC nur auf der einen, der nach oben gerichteten (apikalen) Seite der Zelle. Proteine wie Numb oder Miranda hingegen gruppieren sich auf der gegenüberliegenden, nach unten gerichteten (basalen) Zellseite. Das Protein Bazooka gelangt infolgedessen nur in eine der entstehenden Tochterzellen, und zwar in diejenige, die ihre Identität als Stammzelle behält.

Prof. Wodarz und sein Team haben nun untersucht, welche Faktoren zu dieser asymmetrischen Verteilung von Bazooka beitragen. "Es ist bekannt, dass Bazooka von einem anderen Protein namens PAR-1 an zwei Stellen phosphoryliert wird. Doch ob dieser Vorgang für die eindeutige Ausrichtung des Proteins Bazooka bedeutsam ist, war ungeklärt", sagt der am Forschungsprojekt maßgeblich beteiligte Nachwuchswissenschaftler Dr. Michael Krahn. "Wir haben nun gefunden, dass Protein Phosphatase 2A (PP2A) direkt an Bazooka bindet und die von PAR-1 angehängten Phosphate an einer Stelle entfernt. PP2A ist also ein direkter Antagonist von PAR-1", sagt der Wissenschaftler. Eine Blockade von PP2A - und somit eine konstant erhöhte Phosphorylierung von Bazooka - führte überraschenderweise zu einer basalen statt apikalen Anordnung des Bazooka Proteins und folglich zu einer kompletten Umkehrung der Zellpolarität. "Generell deutet dies daraufhin, dass ein Gleichgewicht von PAR-1 und PP2A Effekten für die korrekte Positionierung von Bazooka und eine richtige Polarisierung der Zelle essentiell ist", soProf. Wodarz.

Zum DFG Forschungszentrum Molekularphysiologie des Gehirns: Das seit 2002 an der Universitätsmedizin Göttingen angesiedelte DFG Forschungszentrum Molekularphysiologie des Gehirns (CMPB) hat sich das Ziel gesetzt, molekulare Prozesse und Interaktionen in Nervenzellen detailliert zu analysieren. Die Forschungen sollen helfen, langfristig Therapien für psychiatrische, neurologische und neurodegenerative Erkrankungen zu verbessern und weiterzuentwickeln.

INFORMATIONEN
zum CMPB: http://www.cmpb.de
zur Arbeitsgruppe von Prof. Wodarz: http://www.stemcell.med.uni-goettingen.de/
WEITERE INFORMATIONEN:
Universitätsmedizin Göttingen
DFG Forschungszentrum Molekularphysiologie des Gehirns (CMPB)
Prof. Dr. Andreas Wodarz
Direktor Abteilung Stammzellbiologie
Telefon 0551/39-13711, awodarz@gwdg.de

Prof. Dr. Andreas Wodarz | Universitätsmedizin Göttingen
Weitere Informationen:
http://www.universitaetsmedizin-goettingen.de
http://www.cmpb.de
http://www.stemcell.med.uni-goettingen.de/

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Pflanzlicher Wirkstoff lässt Wimpern wachsen
09.12.2016 | Fraunhofer-Institut für Angewandte Polymerforschung IAP

nachricht Wolkenbildung: Wie Feldspat als Gefrierkeim wirkt
09.12.2016 | Karlsruher Institut für Technologie

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: Elektronenautobahn im Kristall

Physiker der Universität Würzburg haben an einer bestimmten Form topologischer Isolatoren eine überraschende Entdeckung gemacht. Die Erklärung für den Effekt findet sich in der Struktur der verwendeten Materialien. Ihre Arbeit haben die Forscher jetzt in Science veröffentlicht.

Sie sind das derzeit „heißeste Eisen“ der Physik, wie die Neue Zürcher Zeitung schreibt: topologische Isolatoren. Ihre Bedeutung wurde erst vor wenigen Wochen...

Im Focus: Electron highway inside crystal

Physicists of the University of Würzburg have made an astonishing discovery in a specific type of topological insulators. The effect is due to the structure of the materials used. The researchers have now published their work in the journal Science.

Topological insulators are currently the hot topic in physics according to the newspaper Neue Zürcher Zeitung. Only a few weeks ago, their importance was...

Im Focus: Rätsel um Mott-Isolatoren gelöst

Universelles Verhalten am Mott-Metall-Isolator-Übergang aufgedeckt

Die Ursache für den 1937 von Sir Nevill Francis Mott vorhergesagten Metall-Isolator-Übergang basiert auf der gegenseitigen Abstoßung der gleichnamig geladenen...

Im Focus: Poröse kristalline Materialien: TU Graz-Forscher zeigt Methode zum gezielten Wachstum

Mikroporöse Kristalle (MOFs) bergen große Potentiale für die funktionalen Materialien der Zukunft. Paolo Falcaro von der TU Graz et al zeigen in Nature Materials, wie man MOFs gezielt im großen Maßstab wachsen lässt.

„Metal-organic frameworks“ (MOFs) genannte poröse Kristalle bestehen aus metallischen Knotenpunkten mit organischen Molekülen als Verbindungselemente. Dank...

Im Focus: Gravitationswellen als Sensor für Dunkle Materie

Die mit der Entdeckung von Gravitationswellen entstandene neue Disziplin der Gravitationswellen-Astronomie bekommt eine weitere Aufgabe: die Suche nach Dunkler Materie. Diese könnte aus einem Bose-Einstein-Kondensat sehr leichter Teilchen bestehen. Wie Rechnungen zeigen, würden Gravitationswellen gebremst, wenn sie durch derartige Dunkle Materie laufen. Dies führt zu einer Verspätung von Gravitationswellen relativ zu Licht, die bereits mit den heutigen Detektoren messbar sein sollte.

Im Universum muss es gut fünfmal mehr unsichtbare als sichtbare Materie geben. Woraus diese Dunkle Materie besteht, ist immer noch unbekannt. Die...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Firmen- und Forschungsnetzwerk Munitect tagt am IOW

08.12.2016 | Veranstaltungen

NRW Nano-Konferenz in Münster

07.12.2016 | Veranstaltungen

Wie aus reinen Daten ein verständliches Bild entsteht

05.12.2016 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Ein Nano-Kreisverkehr für Licht

09.12.2016 | Physik Astronomie

Pflanzlicher Wirkstoff lässt Wimpern wachsen

09.12.2016 | Biowissenschaften Chemie

Speicherdauer von Qubits für Quantencomputer weiter verbessert

09.12.2016 | Physik Astronomie