Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Stress-Rezeptoren: Der feine Unterschied

11.09.2012
Rezeptoren besitzen in ihrem genetischen Code Signal-Sequenzen, durch welche die Sensoren an die richtige Stelle in der Zellmembran dirigiert werden.
Ein Rezeptor der Stressantwort schert allerdings aus der Reihe, wie die Gruppe um Ralf Schülein herausgefunden hat. Durch eine Punktmutation erhält die übliche Signalsequenz des Moleküls eine ganz neue Funktion – der Rezeptor wird auf der Zelloberfläche zum Einzelgänger.

Wie entsteht das Neue in der Welt der Organismen? Ein interessantes Beispiel ist eine eigenartige Anomalie in einem der beiden CRF-Rezeptoren, welche die Gruppe von Ralf Schülein entdeckt und nun genauer untersucht hat. Die CRF-Rezeptoren sind bei Menschen und Säugetieren wichtig für die Reaktion auf Stress: Wenn uns etwas erschreckt oder ängstigt, dann wird unser Körper durch eine ganze Reihe von Nervensignalen und Hormonen binnen kurzer Zeit in Alarmbereitschaft versetzt. Dabei wird unter anderem das Hormon Corticotropin-Releasing-Factor (CRF) im Hypothalamus ausgeschüttet.
Für dieses Stress-Hormon besitzt der Organismus zwei verschiedene Sensoren, den CRF1- und den CRF2-Rezepor. „Der CRF1-Rezeptor vermittelt die eigentliche Stressreaktion, im Übermaß kann seine Aktivierung zu Angst und Depressionen führen“, erklärt Ralf Schülein. Etwas subtiler ist dagegen die Aufgabe des zweiten Sensor: „Der CRF2-Rezeptor scheint bei der Regulierung von Appetit eine Rolle zu spielen und insgesamt ist er eher wichtig dafür, dass die Stressreaktion auch wieder abklingen, wir uns davon erholen.“

Doch was unterscheidet die beiden sehr ähnlichen Rezeptoren, die auf das gleiche Signal reagieren und doch so unterschiedliche Reaktionen im Körper auslösen? Einen merkwürdigen Unterschied fand die Gruppe um Schülein schon vor Jahren. Er betrifft die Adressierung der beiden Rezeptoren, durch die sichergestellt wird, dass die Proteinmoleküle überhaupt an die richtige Stelle gelangen. In jeder Körperzelle werden bis zu 10.000 verschiedene Proteine produziert, die je nach Funktion an unterschiedliche Orte im Zellinneren, aus der Zelle hinaus, oder wie im Fall der CRF-Rezeptoren in die äußere Membran gelangen müssen.
Dafür sorgen Signal-Sequenzen im genetischen Code, die das Protein schon während der Synthese zu einer Membran lenken. In manchen Fällen wird dieses „Adress-Etikett“ von dem fertigen Protein dann abgespalten, so auch im Fall des CRF1-Rezeptors. Der CRF2-Rezeptor besitzt ein fast identisches Signal-Peptid, allerdings mit einem entscheidenden Unterschied. Durch den Austausch eines einzigen Buchstabens ist die Adressierung unleserlich geworden – sie bewirkt nicht wie üblich den Transport zur Membran und wird auch nicht abgetrennt. Die eigentliche Adressierung übernehmen andere Abschnitte im Gen.

Doch ist das „Pseudo-Signal-Peptid“ damit ein nutzloses Artefakt, oder können die Adress-Etiketten von Proteinen auch andere Funktionen haben? Dieser Frage ist Anke Teichmann, eine Doktorandin am FMP, in Zusammenarbeit mit ihren Kollegen einen Schritt näher gekommen. „Meine Hauptarbeit meiner Promotion bestand zunächst in der Methoden-Entwicklung“, sagt die Biophysikerin. Insbesondere etablierte sie die so trickreiche wie elegante Methode des Förster-Resonanzenergietransfer (FRET).
Bei dieser Methode wird ausgenutzt, dass fluoreszierende Moleküle untereinander Energie übertragen können, wenn sie sich sehr nahe kommen. Beträgt ihr Abstand weniger als 10 Nanometer, dann wird die Abstrahlung des einen Partners plötzlich schwächer, die des anderen stärker. Auf diese Weise kann man durch Fluoreszenz-Messungen erkennen, ob zwei in unterschiedlichen Farben fluoreszierende Moleküle sich nahe kommen – obwohl der Abstand von 10 Nanometern eigentlich weit unterhalb der Auflösungsgrenze von Lichtmikroskopen liegt.

Anke Teichmann untersuchte nun mit der FRET-Methode Zellen mit den beiden CRF-Rezeptoren, die mit fluoreszierenden Proteinen in zwei verschiedenen Farben markiert waren. Dadurch und in weiteren Experimenten zeigte sich, dass der CRF2-Rezeptor immer nur als einzelnes Molekül aus der Zelle herausragt – im Gegensatz zum CRF1-Rezeptor, der sich mindestens paarweise zusammenlagert. Und in einem weiteren Schritt konnte die Gruppe zeigen, dass es eben das Pseudo-Signal-Peptid ist, dass den Rezeptor zum Einzelgänger macht. Mutanten des CRF1-Rezepors blieben allein, wenn sie den Signalgeber von CRF2 trugen. Dagegen verpaarte sich der für die Stresserholung zuständige CRF2-Rezeptor, wenn der das normale Signalpeptid von seinem ungleichen Bruder bekam.

„Welche Rolle die Zusammenlagerung der Rezeptoren für die Funktion des Rezeptors spielt, ist nun eine spannende Frage“, sagt Ralf Schülein. Grundsätzlich könnten die sehr individuelle Feinsteuerung der CRF-Rezeptoren durch unterschiedliche Signalpeptide ein interessanter Ansatzpunkt für Medikamente sein, etwa bei der Behandlung von Angststörungen und Depressionen.

Silke Oßwald | idw
Weitere Informationen:
http://www.fmp-berlin.de/

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Entzündung weckt Schläfer
29.03.2017 | Eidgenössische Technische Hochschule Zürich (ETH Zürich)

nachricht Rostocker Forscher wollen Glyphosat „entzaubern“
29.03.2017 | Universität Rostock

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: Quantenkommunikation: Wie man das Rauschen überlistet

Wie kann man Quanteninformation zuverlässig übertragen, wenn man in der Verbindungsleitung mit störendem Rauschen zu kämpfen hat? Uni Innsbruck und TU Wien präsentieren neue Lösungen.

Wir kommunizieren heute mit Hilfe von Funksignalen, wir schicken elektrische Impulse durch lange Leitungen – doch das könnte sich bald ändern. Derzeit wird...

Im Focus: Entwicklung miniaturisierter Lichtmikroskope - „ChipScope“ will ins Innere lebender Zellen blicken

Das Institut für Halbleitertechnik und das Institut für Physikalische und Theoretische Chemie, beide Mitglieder des Laboratory for Emerging Nanometrology (LENA), der Technischen Universität Braunschweig, sind Partner des kürzlich gestarteten EU-Forschungsprojektes ChipScope. Ziel ist es, ein neues, extrem kleines Lichtmikroskop zu entwickeln. Damit soll das Innere lebender Zellen in Echtzeit beobachtet werden können. Sieben Institute in fünf europäischen Ländern beteiligen sich über die nächsten vier Jahre an diesem technologisch anspruchsvollen Projekt.

Die zukünftigen Einsatzmöglichkeiten des neu zu entwickelnden und nur wenige Millimeter großen Mikroskops sind äußerst vielfältig. Die Projektpartner haben...

Im Focus: A Challenging European Research Project to Develop New Tiny Microscopes

The Institute of Semiconductor Technology and the Institute of Physical and Theoretical Chemistry, both members of the Laboratory for Emerging Nanometrology (LENA), at Technische Universität Braunschweig are partners in a new European research project entitled ChipScope, which aims to develop a completely new and extremely small optical microscope capable of observing the interior of living cells in real time. A consortium of 7 partners from 5 countries will tackle this issue with very ambitious objectives during a four-year research program.

To demonstrate the usefulness of this new scientific tool, at the end of the project the developed chip-sized microscope will be used to observe in real-time...

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...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Industriearbeitskreis »Prozesskontrolle in der Lasermaterialbearbeitung ICPC« lädt nach Aachen ein

28.03.2017 | Veranstaltungen

Neue Methoden für zuverlässige Mikroelektronik: Internationale Experten treffen sich in Halle

28.03.2017 | Veranstaltungen

Wie Menschen wachsen

27.03.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Organisch-anorganische Heterostrukturen mit programmierbaren elektronischen Eigenschaften

29.03.2017 | Energie und Elektrotechnik

Klein bestimmt über groß?

29.03.2017 | Physik Astronomie

OLED-Produktionsanlage aus einer Hand

29.03.2017 | Messenachrichten