Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Schalter in "Aus-Stellung" ist trotzdem aktiv: RUB-Forscher untersuchen Zusammenhänge zellulärer Signalweiterleitung

13.11.2009
Anders als bisher angenommen kann das Schalter-Protein Ras auch im "Aus"-Zustand Signale weiterleiten. Denn es kommt beim Öffnen eines Informationskanals nicht auf die Struktur des Proteins, also die Schalterstellung, an, sondern auf die Bindungsstärke zwischen den beteiligten Proteinen.
Dies ist das überraschende Ergebnis einer deutsch-israelischen Zusammenarbeit auf der Basis zweier experimenteller Doktorarbeiten von Christina Kiel und Daniel Filchtinski (betreut von Prof. Dr. Christian Herrmann, Lehrstuhl Physikalische Chemie I der Ruhr-Universität). Die Studien sind in der aktuellen Ausgabe des Journal of Biological Chemistry veröffentlicht.

Bindungsstärke lässt sich manipulieren

Innerhalb menschlicher Zellen werden Informationen und Signale mit Hilfe bestimmter Proteine zu ihrem Bestimmungsort weitergeleitet. Zentral ist dabei das Protein Ras, das Informationskanäle ein- und ausschaltet. Vor allem Wachstumsprozesse des Organismus werden über dieses Protein kontrolliert. Gerät die Ras-Funktion außer Kontrolle, kann es zu übermäßigem Zellwachstum kommen, unter anderem zur Entstehung von Tumoren. Ein Paradigma im molekularen Verständnis der Weiterleitung von Signalen muss nach den Ergebnissen der Bochumer Forschergruppe an der Fakultät für Chemie und Biochemie jetzt modifiziert werden: Der molekulare Schalter Ras kann auch im "Aus-Zustand" Signale weiterleiten. Es zeigte sich, dass nicht die Struktur des Proteins verantwortlich für das Öffnen eines Informationskanals ist, sondern die Bindungsstärke zwischen Ras und dem Partnerprotein Raf. "Diese ist von der Natur aus auf einen ganz bestimmten Pegel eingestellt, lässt sich aber künstlich manipulieren", erläutert Prof. Herrmann. "Somit rückt sie auch in den Fokus der Entwicklung von medizinisch wirksamen Substanzen."

Die Menge macht's

Die Arbeit zeigt auch, dass frühere Annahmen zum Aktivierungsmechanismus der Partnerproteine von Ras nicht gelten, dass nämlich strukturelle Veränderungen des Schalterproteins entsprechende Änderungen beim Bindungspartner Raf auslösen und zu seiner Aktivierung führen: Lediglich die aufgrund der gesteigerten Bindung erhöhte Anreicherung der Partner wie Raf an einem bestimmten Ort innerhalb einer Zelle scheint für den Informationsfluss relevant zu sein.

Biophysikalische Methoden erlauben Einblicke

Vor allem biophysikalische Methoden konnten die hier notwendigen, quantitativen Einblicke in die Details der biomolekularen Wechselwirkungen und in ihren Zusammenhang mit der biologischen Aktivität gewähren. "Diese Ergebnisse sind gerade für systembiologische Forschungsprojekte wertvoll, da diese ja nach quantitativen Größen im komplexen Zusammenspiel möglichst aller Bestandteile einer lebenden Zelle fragen", schätzt Prof. Herrmann. Dies kann nur durch Bestimmung der Interaktionsstärke und -dynamik sowie der subzellulären Konzentrationen der beteiligten Moleküle erreicht werden.

Internationale Kooperation des wissenschaftlichen Nachwuchses

Zustande gekommen ist die publizierte Arbeit auf der Grundlage von zwei Doktorarbeiten an der Fakultät für Chemie und Biochemie mit Hilfe biochemischer und biophysikalischer, experimenteller Methoden. Maßgeblichen Anteil an diesem interdisziplinären Projekt hatten darüber hinaus die NMR-Struktur-Gruppe von Prof. Hans Robert Kalbitzer in Regensburg sowie die theoretisch arbeitende Gruppe von Prof. Gideon Schreiber am Weizmann Institut (Israel). "Besonders hervorzuheben sind die Studierenden, die als junge Nachwuchswissenschaftler die Kooperationen auch auf internationalem Parkett vorangetrieben und als Gast im Partnerlabor in Israel gearbeitet haben", unterstreicht Prof. Herrmann. Die Zusammenarbeit wurde ermöglicht durch die Deutsche Forschungsgemeinschaft im Rahmen des Sonderforschungsbereichs 642, die German Israeli Foundation for Scientific Research & Development und nicht zuletzt die Gerhard C. Starck Stiftung, die die Promotion von Daniel Filchtinski mit einem Stipendium gefördert hat. "Diesen Institutionen gilt unser besonderer Dank", so Prof. Herrmann. Die Kooperationen werden fortgeführt und weitere interessante Resultate seien bereits in Sicht.

Titelaufnahme

Christina Kiel, Daniel Filchtinski, Michael Spoerner, Gideon Schreiber, Hans Robert Kalbitzer and Christian Herrmann: Improved Binding of Raf to RasoGDP Is Correlated with Biological Activity. In: J. Biol. Chem. 2009 284: 31893-31902. First Published on September 23, 2009, doi:10.1074/jbc.M109.031153

Weitere Informationen

Prof. Dr. Christian Herrmann, Physikalische Chemie I, Fakultät für Chemie und Biochemie der Ruhr-Universität Bochum, 44780 Bochum, NC 6/76, Tel. 0234/32-24173, E-Mail: chr.herrmann@rub.de

Redaktion: Meike Drießen

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

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Bakterien aus dem Blut «ziehen»
07.12.2016 | Empa - Eidgenössische Materialprüfungs- und Forschungsanstalt

nachricht HIV: Spur führt ins Recycling-System der Zelle
07.12.2016 | Forschungszentrum Jülich

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: 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...

Im Focus: Significantly more productivity in USP lasers

In recent years, lasers with ultrashort pulses (USP) down to the femtosecond range have become established on an industrial scale. They could advance some applications with the much-lauded “cold ablation” – if that meant they would then achieve more throughput. A new generation of process engineering that will address this issue in particular will be discussed at the “4th UKP Workshop – Ultrafast Laser Technology” in April 2017.

Even back in the 1990s, scientists were comparing materials processing with nanosecond, picosecond and femtosesecond pulses. The result was surprising:...

Im Focus: Wie sich Zellen gegen Salmonellen verteidigen

Bioinformatiker der Goethe-Universität haben das erste mathematische Modell für einen zentralen Verteidigungsmechanismus der Zelle gegen das Bakterium Salmonella entwickelt. Sie können ihren experimentell arbeitenden Kollegen damit wertvolle Anregungen zur Aufklärung der beteiligten Signalwege geben.

Jedes Jahr sind Salmonellen weltweit für Millionen von Infektionen und tausende Todesfälle verantwortlich. Die Körperzellen können sich aber gegen die...

Im Focus: Shape matters when light meets atom

Mapping the interaction of a single atom with a single photon may inform design of quantum devices

Have you ever wondered how you see the world? Vision is about photons of light, which are packets of energy, interacting with the atoms or molecules in what...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

NRW Nano-Konferenz in Münster

07.12.2016 | Veranstaltungen

Wie aus reinen Daten ein verständliches Bild entsteht

05.12.2016 | Veranstaltungen

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

02.12.2016 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Das Universum enthält weniger Materie als gedacht

07.12.2016 | Physik Astronomie

Partnerschaft auf Abstand: tiefgekühlte Helium-Moleküle

07.12.2016 | Physik Astronomie

Bakterien aus dem Blut «ziehen»

07.12.2016 | Biowissenschaften Chemie