Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Reiserouten expansiver Proteinpartikel

27.03.2013
Studie mit Zellkulturen gibt Einblicke in die Mechanismen neurodegenerativer Erkrankungen

Bei Erkrankungen wie Alzheimer und Parkinson sammeln sich körpereigene Eiweißmoleküle im Gehirn an, was schließlich zum Absterben von Nervenzellen führt. Es wird angenommen, dass diese Partikel aus verformten Proteinen entlang miteinander verbundener Hirnregionen wandern und somit zur Krankheitsentwicklung beitragen. Nun beweisen neueste Laboruntersuchungen einer deutsch-amerikanischen Forschergruppe, dass bestimmte Eiweißpartikel sich tatsächlich vermehren und von Zelle zu Zelle fortzupflanzen können.


Nervenzellen unter dem Mikroskop: Vermehrung von Eiweißpartikeln von Zelle zu Zelle. Der Kontakt von Zellen, welche Eiweißpartikel produzieren (hier türkis gefärbt), führt in Nachbarzellen ebenfalls zu Ablagerungen desselben Proteins (grün gefärbt). In blau ist der Zellkern erkennbar. Quelle: J. Hofmann

Die Studie wurde von Wissenschaftlern des Deutschen Zentrums für Neurodegenerative Erkrankungen (DZNE) in Bonn und München in Zusammenarbeit mit weiteren Forschern aus Deutschland und den USA durchgeführt. Die Ergebnisse sind jetzt im Fachjournal „PNAS“ (Proceedings of the National Academy of Sciences of the USA) erschienen.

Können Partikel aus deformierten Eiweißmolekülen vom Inneren einer Zelle in die nächste gelangen, sich vermehren und in einer Kettenreaktion immer weiter ausbreiten? Die Forscher um Ina Vorberg, Gruppenleiterin am Bonner Standort des DZNE und Professorin an der Universität Bonn, untersuchten diese Hypothese. Sie nutzten dafür Zellkulturen, was es ihnen ermöglichte, Experimente auf spezifische Fragen zuzuschneiden.
Die Wissenschaftler verwendeten Nervenzellen, die ursprünglich aus der Maus stammten und die sie im Labor kultivierten. In diese Zellen schleusten sie den Bauplan eines Modellproteins ein, wodurch sie die Produktion des Eiweißmoleküls gezielt steuern konnten.

Teilchen aus der Hefe
Die Wahl fiel auf ein bestimmtes Molekül aus dem Erbgut der Hefe, das zwar beim Menschen nicht vorkommt, aber Eigenschaften besitzt, die für die Studie relevant waren: Das Protein ist in seiner natürlichen Umgebung – der Hefezelle – in der Lage, sich zu großen Eiweißpartikeln (sogenannten Aggregaten) zusammen zu lagern, die sich innerhalb der Zelle vermehren. Das Protein nimmt dabei eine abnorme Gestalt an. Nun war die Frage, ob in der Zelle eines Säugetieres ein ähnlicher Vorgang stattfinden würde.

„Zunächst stellten unsere Mauszellen das Protein zwar her, aber es bildete keine Partikel“, berichtet Vorberg. „Dies änderte sich jedoch, wenn wir Eiweißaggregate desselben Proteins von außen zugaben. Plötzlich begann unser lösliches Protein in der Zelle zu verklumpen.“

Diffundierende Aggregate
War diese Reaktion einmal ausgelöst, produzierten die Zellen kontinuierlich neue Eiweißaggregate. Die Forscher stellten fest, dass diese Klumpen auch auf Nachbarzellen übergriffen und in diesen die Produktion der gleichen Aggregate in Gang setzten.

„Damit haben wir experimentell bewiesen, dass bestimmte Eiweißpartikel, die aus dem Zytosol, also aus dem Innenraum von Säugetierzellen stammen, sich vermehren und von Zelle zu Zelle ausbreiten können. Demnach gibt es bei Säugetieren Mechanismen, die eine solche Kettenreaktion grundsätzlich auslösen können. Was wir hier im Model gezeigt haben, könnte daher in ähnlicher Form bei neurodegenerativen Erkrankungen stattfinden“, kommentiert Vorberg die Ergebnisse.

Die Übertragung der Eiweißaggregate war am effektivsten, grenzten Zellen direkt aneinander. „Zumindest in unserem Modell werden die Proteinpartikel nicht effizient in die Umgebung abgegeben und von den Nachbarzellen aufgenommen. Die effektivste Übertragung geschieht über direkten Zellkontakt. Es könnte sein, dass eine Zelle Fortsätze ausbildet und die Aggregate über diese Verbindung von einer Zelle zur nächsten gelangen“, sagt die Neurowissenschaftlerin. Was hier geschieht, will ihr Team nun weiter untersuchen.

Grundlagen möglicher Therapien
„Es ist wichtig zu wissen, wie sich Eiweißpartikel verbreiten“, betont Vorberg. „Krankheitsrelevante Proteinpartikel könnten sich in ähnlicher Weise ausbreiten, wie das Modellprotein, das wir untersucht haben.“
Einblicke in den Mechanismus der Übertragung von einer Zelle zur nächsten könnten neue Behandlungsmethoden erschließen. „Finden wir einen Weg, um die Ausbreitung krankheitsrelevanter Eisweißklumpen zu verhindern, dann könnten wir möglicherweise auf das Voranschreiten der Erkrankung einwirken“, sagt Vorberg.

Originalveröffentlichung
„Cell-to-cell propagation of infectious cytosolic protein aggregates”, Julia P. Hofmann, Philip Denner, Carmen Nussbaum-Krammer, Peer-Hendrik Kuhn, Michael H. Suhre, Thomas Scheibel, Stefan F. Lichtenthaler, Hermann M. Schätzl, Daniele Bano, Ina M. Vorberg, PNAS, online unter: http://www.pnas.org/content/early/2013/03/15/1217321110.abstract

Das Deutsche Zentrum für Neurodegenerative Erkrankungen (DZNE) erforscht die Ursachen von Erkrankungen des Nervensystems und entwickelt Strategien zur Prävention, Therapie und Pflege. Es ist eine Einrichtung in der Helmholtz-Gemeinschaft Deutscher Forschungszentren mit Standorten in Berlin, Bonn, Dresden, Göttingen, Magdeburg, München, Rostock/Greifswald, Tübingen und Witten. Das DZNE kooperiert eng mit Universitäten, deren Kliniken und außeruniversitären Einrichtungen. Website: www.dzne.de

Pressekontakt
Prof. Dr. Ina M. Vorberg
Gruppenleiterin
DZNE, Bonn
Tel.: 0228/43302-560
E-Mail: ina.vorberg@dzne.de

Dr. Dirk Förger
Leiter Presse- und Öffentlichkeitsarbeit des DZNE
DZNE, Bonn
Tel.: 0228/43302-260
E-Mail: dirk.foerger@dzne.de

Sonja Jülich-Abbas | idw
Weitere Informationen:
http://www.dzne.de

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Pfade ausleuchten im Fischgehirn
24.07.2017 | Max-Planck-Institut für Neurobiologie

nachricht Netzwerke statt Selbstversorgung: Wiesenorchideen überraschen Bayreuther Forscher
24.07.2017 | Universität Bayreuth

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: Einblicke unter die Oberfläche des Mars

Die Region erstreckt sich über gut 1000 Kilometer entlang des Äquators des Mars. Sie heißt Medusae Fossae Formation und über ihren Ursprung ist bislang wenig bekannt. Der Geologe Prof. Dr. Angelo Pio Rossi von der Jacobs University hat gemeinsam mit Dr. Roberto Orosei vom Nationalen Italienischen Institut für Astrophysik in Bologna und weiteren Wissenschaftlern einen Teilbereich dieses Gebietes, genannt Lucus Planum, näher unter die Lupe genommen – mithilfe von Radarfernerkundung.

Wie bei einem Röntgenbild dringen die Strahlen einige Kilometer tief in die Oberfläche des Planeten ein und liefern Informationen über die Struktur, die...

Im Focus: Molekulares Lego

Sie können ihre Farbe wechseln, ihren Spin verändern oder von fest zu flüssig wechseln: Eine bestimmte Klasse von Polymeren besitzt faszinierende Eigenschaften. Wie sie das schaffen, haben Forscher der Uni Würzburg untersucht.

Bei dieser Arbeit handele es sich um ein „Hot Paper“, das interessante und wichtige Aspekte einer neuen Polymerklasse behandelt, die aufgrund ihrer Vielfalt an...

Im Focus: Das Universum in einem Kristall

Dresdener Forscher haben in Zusammenarbeit mit einem internationalen Forscherteam einen unerwarteten experimentellen Zugang zu einem Problem der Allgemeinen Realitätstheorie gefunden. Im Fachmagazin Nature berichten sie, dass es ihnen in neuartigen Materialien und mit Hilfe von thermoelektrischen Messungen gelungen ist, die Schwerkraft-Quantenanomalie nachzuweisen. Erstmals konnten so Quantenanomalien in simulierten Schwerfeldern an einem realen Kristall untersucht werden.

In der Physik spielen Messgrößen wie Energie, Impuls oder elektrische Ladung, welche ihre Erscheinungsform zwar ändern können, aber niemals verloren gehen oder...

Im Focus: Manipulation des Elektronenspins ohne Informationsverlust

Physiker haben eine neue Technik entwickelt, um auf einem Chip den Elektronenspin mit elektrischen Spannungen zu steuern. Mit der neu entwickelten Methode kann der Zerfall des Spins unterdrückt, die enthaltene Information erhalten und über vergleichsweise grosse Distanzen übermittelt werden. Das zeigt ein Team des Departement Physik der Universität Basel und des Swiss Nanoscience Instituts in einer Veröffentlichung in Physical Review X.

Seit einigen Jahren wird weltweit untersucht, wie sich der Spin des Elektrons zur Speicherung und Übertragung von Information nutzen lässt. Der Spin jedes...

Im Focus: Manipulating Electron Spins Without Loss of Information

Physicists have developed a new technique that uses electrical voltages to control the electron spin on a chip. The newly-developed method provides protection from spin decay, meaning that the contained information can be maintained and transmitted over comparatively large distances, as has been demonstrated by a team from the University of Basel’s Department of Physics and the Swiss Nanoscience Institute. The results have been published in Physical Review X.

For several years, researchers have been trying to use the spin of an electron to store and transmit information. The spin of each electron is always coupled...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Den Geheimnissen der Schwarzen Löcher auf der Spur

21.07.2017 | Veranstaltungen

Den Nachhaltigkeitskreis schließen: Lebensmittelschutz durch biobasierte Materialien

21.07.2017 | Veranstaltungen

Operatortheorie im Fokus

20.07.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Einblicke unter die Oberfläche des Mars

21.07.2017 | Geowissenschaften

Wegbereiter für Vitamin A in Reis

21.07.2017 | Biowissenschaften Chemie

Den Geheimnissen der Schwarzen Löcher auf der Spur

21.07.2017 | Veranstaltungsnachrichten