Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Süße Repression - Max-Planck-Forscher entdecken neue Funktion von Proteinmodifikationen

03.12.2014

Ein Großteil der Proteine in unseren Zellen trägt kleine Anhängsel aus Zuckermolekülen, die wichtig für ihre Funktion sind. Eine bestimmte Klasse davon, das so genannte "O-GlcNAc”, ist sogar so wichtig, dass unsere Zellen ohne es gar nicht überleben können.

Forscher am Max-Planck-Institut für Biochemie in Martinsried haben nun einen bisher ungekannten Mechanismus entdeckt, der erklärt wie diese Zuckerreste auf die Proteine wirken und wie sie dadurch die Entwicklung unseres Körpers beeinflussen können. Die Ergebnisse wurden jetzt in der Fachzeitschrift Developmental Cell veröffentlicht.


Um Gene in bestimmten Zellen abzustellen (kein schwarzes Signal) benötigt der Fliegenembryo das Protein Polyhomeotic (Ph), dem kleine Zuckermoleküle (O-GlcNAc, pink) angehängt sind.

Bild: Maria Gambetta / Copyright: MPI für Biochemie

Proteine sind für alle lebenswichtigen Prozesse in den Zellen unseres Körpers verantwortlich. Doch sie sind nicht allein: auf vielen Proteinen befinden sich kleine Zuckermoleküle, die für ihre Funktion wichtig sind. Eine bestimmte Klasse davon, das so genannte O-gebundene N-Acetylglucosamin oder “O-GlcNAc”, ist sogar so wichtig, dass unsere Zellen ohne es gar nicht überleben können. Warum genau das so ist, ist bisher noch nicht ganz klar.

Die Wissenschaftler Maria Cristina Gambetta und Jürg Müller am Max-Planck-Institut für Biochemie haben sich dieser Frage aber nun genähert, indem sie versuchten, einzelne wichtige Moleküle zu identifizieren, die ohne GlcNAc nicht mehr funktionieren. Die Verwendung des Modellorganismus Drosophila, der Fruchtfliege, hat ihnen genau dies ermöglicht.

Die Forscher konnten zeigen, dass Fliegen, deren Zellen kein GlcNAc an die Proteine anhängen können, schwere Störungen in ihrer Entwicklung aufwiesen: konkret „vergaßen“ die Zellen schlichtweg, welches Körperteil sie zu bilden hatten. „Dieses Phänomen war uns schon von Experimenten mit anderen Proteinen bekannt“, erklärt Maria Cristina Gambetta, Erstautorin der Studie.

„Zellen denen Proteine der sogenannten Polycomb-Gruppe fehlen, zeigen genau diese Art von Störungen“. Polycomb Proteine sind so etwas wie das molekulare Gedächtnis der Zellen. Sie schalten gezielt einzelne Gene aus und bestimmen so das Schicksal und die künftigen Aufgaben der Zelle. Doch wie passten diese beiden Ergebnisse zusammen?

In weiteren Analysen fanden die Wissenschaftler heraus, dass ein bestimmtes Polycomb Protein mit dem Namen Polyhomeotic, kurz Ph, unbedingt auf den GlcNAc Zuckeranhang angewiesen ist. Dies hängt laut den Forschern vor allem damit zusammen, dass die einzelnen Ph Moleküle ohne die GlcNAc Anhängsel ungeordnet aneinander geraten und verklumpen.

In dieser Form kann Ph keine Genaktivitäten mehr regeln und verliert daher seinen Einfluss auf das Schicksal der Zellen. „Der Mechanismus, dass GlcNAc-Moleküle ein Verklumpen von Proteinen verhindern, war bisher noch völlig unbekannt“, ordnet Jürg Müller die Ergebnisse ein. „Zudem konnten wir zeigen, dass dies der wichtigste auf GlcNAc beruhende Prozess in der Fruchtfliege ist.“

Aber zurück zu uns Menschen: lassen sich die Ergebnisse der Forscher übertagen? In der aktuellen Studie konnten die Wissenschaftler zeigen, dass das menschliche Ph Protein, welches große Ähnlichkeiten mit dem Fruchtfliegen Ph hat, beim Fehlen der Zuckeranhängsel ebenfalls verklumpt.

„Es wird spannend sein, nun zu sehen, welche Auswirkungen das Fehlen von GlcNAc auf die verschiedenen biologischen Prozesse hat, die durch Ph geregelt werden“, gibt Maria Cristina Gambetta die Richtung für die Zukunft vor. Nachzulesen sind die Ergebnisse jetzt im Fachmagazin Developmental Cell.
[HS]

Originalpublikation:
M.C. Gambetta and J. Müller: O-GlcNAcylation Prevents Aggregation of the Polycomb Group Repressor Polyhomeotic. Developmental Cell, November 26, 2014.
DOI:10.1016/j.devcel.2014.10.020

Kontakt:
Dr. Jürg Müller
Biologie des Chromatins
Max-Planck-Institut für Biochemie
Am Klopferspitz 18
82152 Martinsried
E-Mail: muellerj@biochem.mpg.de
http://www.biochem.mpg.de/mueller

Anja Konschak
Öffentlichkeitsarbeit
Max-Planck-Institut für Biochemie
Am Klopferspitz 18
82152 Martinsried
E-Mail: konschak@biochem.mpg.de
Tel. +49 89 8578-2824
http://www.biochem.mpg.de


Weitere Informationen:

http://www.biochem.mpg.de/4876556/058_mueller_glcnac  - Link zur Pressemitteilung
http://www.biochem.mpg.de/mueller  - Seite der Forschungsgruppe
http://www.biochem.mpg.de/news/pressroom  - Übersicht aller Pressemitteilungen des Institutes

Anja Konschak | Max-Planck-Institut für Biochemie

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Forscher finden Hinweise auf verknotete Chromosomen im Erbgut
20.10.2017 | Johannes Gutenberg-Universität Mainz

nachricht Aus der Moosfabrik
20.10.2017 | Albert-Ludwigs-Universität Freiburg im Breisgau

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: Hochfeldmagnet am BER II: Einblick in eine versteckte Ordnung

Seit dreißig Jahren gibt eine bestimmte Uranverbindung der Forschung Rätsel auf. Obwohl die Kristallstruktur einfach ist, versteht niemand, was beim Abkühlen unter eine bestimmte Temperatur genau passiert. Offenbar entsteht eine so genannte „versteckte Ordnung“, deren Natur völlig unklar ist. Nun haben Physiker erstmals diese versteckte Ordnung näher charakterisiert und auf mikroskopischer Skala untersucht. Dazu nutzten sie den Hochfeldmagneten am HZB, der Neutronenexperimente unter extrem hohen magnetischen Feldern ermöglicht.

Kristalle aus den Elementen Uran, Ruthenium, Rhodium und Silizium haben eine geometrisch einfache Struktur und sollten keine Geheimnisse mehr bergen. Doch das...

Im Focus: Schmetterlingsflügel inspiriert Photovoltaik: Absorption lässt sich um bis zu 200 Prozent steigern

Sonnenlicht, das von Solarzellen reflektiert wird, geht als ungenutzte Energie verloren. Die Flügel des Schmetterlings „Gewöhnliche Rose“ (Pachliopta aristolochiae) zeichnen sich durch Nanostrukturen aus, kleinste Löcher, die Licht über ein breites Spektrum deutlich besser absorbieren als glatte Oberflächen. Forschern am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) ist es nun gelungen, diese Nanostrukturen auf Solarzellen zu übertragen und deren Licht-Absorptionsrate so um bis zu 200 Prozent zu steigern. Ihre Ergebnisse veröffentlichten die Wissenschaftler nun im Fachmagazin Science Advances. DOI: 10.1126/sciadv.1700232

„Der von uns untersuchte Schmetterling hat eine augenscheinliche Besonderheit: Er ist extrem dunkelschwarz. Das liegt daran, dass er für eine optimale...

Im Focus: Schnelle individualisierte Therapiewahl durch Sortierung von Biomolekülen und Zellen mit Licht

Im Blut zirkulierende Biomoleküle und Zellen sind Träger diagnostischer Information, deren Analyse hochwirksame, individuelle Therapien ermöglichen. Um diese Information zu erschließen, haben Wissenschaftler des Fraunhofer-Instituts für Lasertechnik ILT ein Mikrochip-basiertes Diagnosegerät entwickelt: Der »AnaLighter« analysiert und sortiert klinisch relevante Biomoleküle und Zellen in einer Blutprobe mit Licht. Dadurch können Frühdiagnosen beispielsweise von Tumor- sowie Herz-Kreislauf-Erkrankungen gestellt und patientenindividuelle Therapien eingeleitet werden. Experten des Fraunhofer ILT stellen diese Technologie vom 13.–16. November auf der COMPAMED 2017 in Düsseldorf vor.

Der »AnaLighter« ist ein kompaktes Diagnosegerät zum Sortieren von Zellen und Biomolekülen. Sein technologischer Kern basiert auf einem optisch schaltbaren...

Im Focus: Neue Möglichkeiten für die Immuntherapie beim Lungenkrebs entdeckt

Eine gemeinsame Studie der Universität Bern und des Inselspitals Bern zeigt, dass spezielle Bindegewebszellen, die in normalen Blutgefässen die Wände abdichten, bei Lungenkrebs nicht mehr richtig funktionieren. Zusätzlich unterdrücken sie die immunologische Bekämpfung des Tumors. Die Resultate legen nahe, dass diese Zellen ein neues Ziel für die Immuntherapie gegen Lungenkarzinome sein könnten.

Lungenkarzinome sind die häufigste Krebsform weltweit. Jährlich werden 1.8 Millionen Neudiagnosen gestellt; und 2016 starben 1.6 Millionen Menschen an der...

Im Focus: Sicheres Bezahlen ohne Datenspur

Ob als Smartphone-App für die Fahrkarte im Nahverkehr, als Geldwertkarten für das Schwimmbad oder in Form einer Bonuskarte für den Supermarkt: Für viele gehören „elektronische Geldbörsen“ längst zum Alltag. Doch vielen Kunden ist nicht klar, dass sie mit der Nutzung dieser Angebote weitestgehend auf ihre Privatsphäre verzichten. Am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) entsteht ein sicheres und anonymes System, das gleichzeitig Alltagstauglichkeit verspricht. Es wird nun auf der Konferenz ACM CCS 2017 in den USA vorgestellt.

Es ist vor allem das fehlende Problembewusstsein, das den Informatiker Andy Rupp von der Arbeitsgruppe „Kryptographie und Sicherheit“ am KIT immer wieder...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Das Immunsystem in Extremsituationen

19.10.2017 | Veranstaltungen

Die jungen forschungsstarken Unis Europas tagen in Ulm - YERUN Tagung in Ulm

19.10.2017 | Veranstaltungen

Bauphysiktagung der TU Kaiserslautern befasst sich mit energieeffizienten Gebäuden

19.10.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Forscher finden Hinweise auf verknotete Chromosomen im Erbgut

20.10.2017 | Biowissenschaften Chemie

Saugmaschinen machen Waschwässer von Binnenschiffen sauberer

20.10.2017 | Ökologie Umwelt- Naturschutz

Strukturbiologieforschung in Berlin: DFG bewilligt Mittel für neue Hochleistungsmikroskope

20.10.2017 | Förderungen Preise