Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Wie Proteinkomplexe Muskelfasern stabilisieren: RUB-Forscher finden gleichen Mechanismus wie in DNA

18.01.2012
Gleicher Mechanismus für Muskelproteine wie für DNA gefunden
Forscherteam mit RUB-Beteiligung berichtet in Genes and Development

Der gleiche Mechanismus, der die Erbsubstanz im Zellkern stabilisiert, ist auch für die Struktur und Funktion von Muskelzellen der Wirbeltiere entscheidend. Das haben RUB-Forscher um Prof. Dr. Wolfgang Linke (Institut für Physiologie) in Kooperation mit amerikanischen und deutschen Kolleginnen und Kollegen nachgewiesen.


Muskelfibrillen sind die Bausteine der Muskelzellen, die regelmäßig quergestreift sind (blau). Ihre Elastizität erhalten sie durch das Riesenprotein Titin (rot). Das methylierte Hitzeschockprotein Hsp90 bindet zusammen mit der Methyltransferase Smyd2 (grün) an die elastischen Titinfedern der Muskelfibrillen und stabilisiert sie. Die Teilabbildung unten rechts zeigt die gemeinsame Lokalisation von Smyd2 und elastischer Titinregion. Abbildung: Prof. Wolfgang A. Linke

Ein Enzym heftet eine Methylgruppe an das Protein Hsp90, das daraufhin einen Komplex mit dem Muskelprotein Titin bildet. Störten die Forscher dieses Proteinnetzwerk durch genetische Manipulation bei Zebrafischen, löste sich die Muskelstruktur teilweise auf. Die Wissenschaftler zeigten damit, dass die Methylierung auch außerhalb des Zellkerns bedeutend ist. Ihre Ergebnisse veröffentlichten sie in Genes and Development.

Methylierung im Zellkern

Enzyme, genannt Methyltransferasen, übertragen im Zellkern Methyl (CH3)-Gruppen auf bestimmte Abschnitte der Erbsubstanz. So markieren sie aktive und inaktive Abschnitte der Gene. Auch Zellkernproteine werden methyliert, am häufigsten an der Aminosäure Lysin. An den methylierten Regionen bilden sich Proteinkomplexe, die zum Beispiel wichtig für Reparatur und Replikation der Erbsubstanz sind. Methyltransferasen kommen aber nicht nur im Zellkern, sondern auch in der Zellflüssigkeit (Zytoplasma) vor. Bislang war jedoch weitgehend unbekannt, welche Proteine sie dort methylieren und wie sich die Methylierung funktional auswirkt.

Erstmals gezeigt: Methylierung im Zytoplasma fördert Proteinkomplexbildung

Die Forscher identifizierten zunächst ein Enzym, das hauptsächlich im Zytoplasma vorkommt und die Aminosäure Lysin methyliert (Smyd2). Anschließend bestimmten sie den Interaktionspartner des Enzyms Smyd2, der sich als das Hitzeschockprotein Hsp90 herausstellte. Die Wissenschaftler zeigten weiterhin, dass Smyd2 und methyliertes Hsp90 einen Komplex mit dem Muskelprotein Titin bilden. „Titin ist das größte Eiweiß des menschlichen Körpers und vor allem für seine Rolle als elastische Feder in Muskelzellen bekannt“, erklärt Linke. „Genau diese elastische Region des Titins wird durch die Bindung von methyliertem Hsp90 geschützt.“

Titin braucht Schutz durch methylierte Proteine

In Skelettmuskelzellen des Zebrafisches erforschte Linkes Team, was passiert wenn der Schutz durch das methylierte Hitzeschockprotein wegfällt. Gentechnisch veränderten sie den Organismus so, dass er das Enzym Smyd2 nicht mehr bildete, was die Methylierung von Hsp90 unmöglich machte. Ohne methyliertes Hsp90 war die elastische Titinregion instabil und die Muskelfunktion stark eingeschränkt; die sonst regelmäßige Muskelstruktur löste sich teilweise auf.

Titelaufnahme

L.T. Donlin, C. Andresen, S. Just, E. Rudensky, C.T. Pappas, M. Kruger, E.Y. Jacobs, A. Unger, A. Zieseniss, M.-W. Dobenecker, T. Voelkel, B.T. Chait, C.C. Gregorio, W. Rottbauer, A. Tarakhovsky, W.A. Linke (2012): Smyd2 controls cytoplasmic lysine methylation of Hsp90 and myofilament organization, Genes and Development, doi: 10.1101/gad.177758.111

Weitere Informationen

Prof. Dr. Wolfgang Linke, Abteilung für Kardiovaskuläre Physiologie, Institut für Physiologie, Medizinische Fakultät der Ruhr-Universität, 44780 Bochum, Tel.: 0234/32-29101

wolfgang.linke@rub.de

Kardiovaskuläre Physiologie an der RUB
http://www.py.ruhr-uni-bochum.de/kardp/Index.html
Redaktion
Dr. Julia Weiler

Dr. Josef König | idw
Weitere Informationen:
http://www.ruhr-uni-bochum.de

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Sollbruchstellen im Rückgrat - Bioabbaubare Polymere durch chemische Gasphasenabscheidung
02.12.2016 | Gesellschaft Deutscher Chemiker e.V.

nachricht "Fingerabdruck" diffuser Protonen entschlüsselt
02.12.2016 | Universität Leipzig

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: Greifswalder Forscher dringen mit superauflösendem Mikroskop in zellulären Mikrokosmos ein

Das Institut für Anatomie und Zellbiologie weiht am Montag, 05.12.2016, mit einem wissenschaftlichen Symposium das erste Superresolution-Mikroskop in Greifswald ein. Das Forschungsmikroskop wurde von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) und dem Land Mecklenburg-Vorpommern finanziert. Nun können die Greifswalder Wissenschaftler Strukturen bis zu einer Größe von einigen Millionstel Millimetern mittels Laserlicht sichtbar machen.

Weit über hundert Jahre lang galt die von Ernst Abbe 1873 publizierte Theorie zur Auflösungsgrenze von Lichtmikroskopen als ein in Stein gemeißeltes Gesetz....

Im Focus: Durchbruch in der Diabetesforschung: Pankreaszellen produzieren Insulin durch Malariamedikament

Artemisinine, eine zugelassene Wirkstoffgruppe gegen Malaria, wandelt Glukagon-produzierende Alpha-Zellen der Bauchspeicheldrüse (Pankreas) in insulinproduzierende Zellen um – genau die Zellen, die bei Typ-1-Diabetes geschädigt sind. Das haben Forscher des CeMM Forschungszentrum für Molekulare Medizin der Österreichischen Akademie der Wissenschaften im Rahmen einer internationalen Zusammenarbeit mit modernsten Einzelzell-Analysen herausgefunden. Ihre bahnbrechenden Ergebnisse werden in Cell publiziert und liefern eine vielversprechende Grundlage für neue Therapien gegen Typ-1 Diabetes.

Seit einigen Jahren hatten sich Forscher an diesem Kunstgriff versucht, der eine simple und elegante Heilung des Typ-1 Diabetes versprach: Die vom eigenen...

Im Focus: Makromoleküle: Mit Licht zu Präzisionspolymeren

Chemikern am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) ist es gelungen, den Aufbau von Präzisionspolymeren durch lichtgetriebene chemische Reaktionen gezielt zu steuern. Das Verfahren ermöglicht die genaue, geplante Platzierung der Kettengliedern, den Monomeren, entlang von Polymerketten einheitlicher Länge. Die präzise aufgebauten Makromoleküle bilden festgelegte Eigenschaften aus und eignen sich möglicherweise als Informationsspeicher oder synthetische Biomoleküle. Über die neuartige Synthesereaktion berichten die Wissenschaftler nun in der Open Access Publikation Nature Communications. (DOI: 10.1038/NCOMMS13672)

Chemische Reaktionen lassen sich durch Einwirken von Licht bei Zimmertemperatur auslösen. Die Forscher am KIT nutzen diesen Effekt, um unter Licht die...

Im Focus: Neuer Sensor: Was im Inneren von Schneelawinen vor sich geht

Ein neuer Radarsensor erlaubt Einblicke in die inneren Vorgänge von Schneelawinen. Entwickelt haben ihn Ingenieure der Ruhr-Universität Bochum (RUB) um Dr. Christoph Baer und Timo Jaeschke gemeinsam mit Kollegen aus Innsbruck und Davos. Das Messsystem ist bereits an einem Testhang im Wallis installiert, wo das Schweizer Institut für Schnee- und Lawinenforschung im Winter 2016/17 Messungen damit durchführen möchte.

Die erhobenen Daten sollen in Simulationen einfließen, die das komplexe Geschehen im Inneren von Lawinen detailliert nachbilden. „Was genau passiert, wenn sich...

Im Focus: Neuer Rekord an BESSY II: 10 Millionen Ionen erstmals bis auf 7,4 Kelvin gekühlt

Magnetische Grundzustände von Nickel2-Ionen spektroskopisch ermittelt

Ein internationales Team aus Deutschland, Schweden und Japan hat einen neuen Temperaturrekord für sogenannte Quadrupol-Ionenfallen erreicht, in denen...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Von „Coopetition“ bis „Digitale Union“ – Die Fertigungsindustrien im digitalen Wandel

02.12.2016 | Veranstaltungen

Experten diskutieren Perspektiven schrumpfender Regionen

01.12.2016 | Veranstaltungen

Die Perspektiven der Genom-Editierung in der Landwirtschaft

01.12.2016 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Parkinson-Krankheit und Dystonien: DFG-Forschergruppe eingerichtet

02.12.2016 | Förderungen Preise

Smart Data Transformation – Surfing the Big Wave

02.12.2016 | Studien Analysen

Nach der Befruchtung übernimmt die Eizelle die Führungsrolle

02.12.2016 | Biowissenschaften Chemie