Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Türsteher der Immunzellen arbeiten im Team

01.11.2017

Jede Zelle hat an ihrer Oberfläche Rezeptoren, die ähnlich wie Türsteher auf Signale von außen reagieren. So können die Zellen des angeborenen Immunsystems mit ihren „Toll Like Rezeptoren“ (TLR) zwischen Freund und Feind unterscheiden. Dabei arbeiten oft zwei Türsteher zusammen, wie Forscher der Goethe-Universität zusammen mit britischen Kollegen mithilfe einer neuen superauflösenden optischen Mikroskopie-Technik herausgefunden haben.

Als die deutsche Nobelpreisträgerin Christiane Nüsslein-Volhard in den 1990er Jahren bei der Fruchtfliege (Drosophila melanogaster) Rezeptoren entdeckte, die Signale von der Zelloberfläche in eine Immunantwort umwandeln, war sie begeistert.


TLR4-Rezeptoren im Lichtmikroskop (links) und mit hochaufgelöster Mikroskopie (Mitte) betrachtet. Rechts: Kristallstruktur eines Dimers, die man mit neuer Mikroskopietechnik erkennen kann.

Bild: Widera/Heilemann

Sie gab den Rezeptoren den Spitznamen „toll“, der sich inzwischen in der Literatur etabliert hat. Seitdem sind ähnliche Rezeptoren (engl. „Toll Like Receptors“) auch bei Tieren und Menschen entdeckt worden. Sie erkennen Bakterien, Viren und Pilze und stellen damit sicher, dass unser Körper angemessen auf Infektionen reagiert. Deregulierte TLRs können dagegen zu chronischen Entzündungen und Krebs führen.

Bisherige Experimente deuteten darauf hin, dass TLRs durch ein chemisches Signal aktiviert werden, so dass sich je zwei Proteine zu Dimeren zusammenlagern. Diese sogenannte „Dimerisation“ scheint eine entscheidende Rolle im Schicksal einer Zelle zu spielen: Sie kann darüber entscheiden, ob die Zelle überlebt, stirbt oder sich im Körper fortbewegt.

Weil die Dimerisation auf einer molekularen Ebene stattfindet, die mit konventionellen Mikroskopie-Verfahren nicht zugänglich ist, waren Forscher bisher auf indirekte Messverfahren angewiesen. Allerdings waren diese anfällig für Experimentierfehler und führten zu unterschiedlichen Ergebnissen. Das hat sich nun dank der neuen superauflösenden optischen Mikroskopie-Technik geändert.

In der kommenden Ausgabe von „Science Signaling“ beschreiben die Arbeitsgruppen von Prof. Mike Heilemann von der Goethe-Universität und von Dr. Darius Widera und Dr. Graeme Cottrell von der englischen University of Reading, wie sie die Organisation des Rezeptors TLR4 auf der Zelloberfläche in molekularer Auflösung untersucht haben.

Sie benutzten zunächst ein superauflösendes Mikroskop, das ungefähr 100-mal besser auflöst als ein gewöhnliches Fluoreszenzmikroskop. Da dies immer noch nicht ausreichte, um einzelne Rezeptor-Moleküle in einem winzigen Protein-Dimer sichtbar zu machen, entwickelten die Forscher eine verfeinerte Analyse des optischen Signals.

Auf diese Weise konnten sie weiter in die superauflösenden Bilder hinein zoomen und untersuchen, unter welchen Bedingungen TLR4 ein Monomer oder ein Dimer formt. Ebenso konnten die Forscher feststellen, welche chemischen Signale von unterschiedlichen Pathogenen die Muster der Rezeptoren modulieren.

Durch ihren Ansatz hoffen die Forscher künftig besser zu verstehen, wie die Dimerisation von TLRs sich auf die Entscheidung zwischen Tod und Leben einer Zelle auswirkt. Weiterhin könnte genauer bestimmt werden, wie auf TLRs abzielende Wirkstoffe das Verhalten von Krebszellen beeinflussen.

„Es ist auch denkbar, dass wir mit diesem Ansatz grundlegende biologische Prozesse, die das Immunsystem in Gesundheit und Krankheit regulieren, künftig besser verstehen. Gleichzeitig ist dieser mikroskopische Ansatz auch auf andere Membranproteine und viele ähnliche Fragen anwendbar”, erklärt Prof. Mike Heilemann vom Institut für Physikalische und Theoretische Chemie der Goethe-Universität.

Publikation:
Carmen L. Krüger, Marie-Theres Zeuner, Graeme S. Cottrell, Darius Widera, Mike Heilemann: Quantitative single-molecule imaging of TLR4 reveals ligand-specific receptor dimerization, Science Signaling, doi: 10.1126/scisignal.aan1308.

Ein Bild zum Download finden Sie unter: http://www.muk.uni-frankfurt.de/68944753

Bildtext: TLR4-Rezeptoren auf der Zelloberfläche von Hirntumorzellen sind im Lichtmikroskop (links) als cyan gefärbte Punkte zu sehen. Mit hochaufgelöster Mikroskopie (Mitte) sieht man schon einzelne TLR4-Cluster. Die neue superauflösende Mikroskoptechnik erlaubt es, zwischen Monomeren und Dimeren zu unterscheiden. Das rechte Bild zeigt die Kristallstruktur eines Dimers.
Bildrechte: Widera/Heilemann

Information: Prof. Dr. Mike Heilemann, Institut für Physikalische und Theoretische Chemie, Fachbereich 14, Campus Riedberg, Tel.: (069) 798- 29736, Heilemann@chemie.uni-frankfurt.de.

Herausgeberin: Die Präsidentin der Goethe-Universität, Redaktion: Dr. Anne Hardy, Referentin für Wissenschaftskommunikation, Abteilung PR & Kommunikation, Theodor-W.-Adorno-Platz 1, 60323 Frankfurt am Main, Tel: (069) 798-13035, Fax: (069) 798-763 12531.

Dr. Anne Hardy | idw - Informationsdienst Wissenschaft

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Demographie beeinflusst Brutfürsorge bei Regenpfeifern
25.04.2018 | Max-Planck-Institut für Ornithologie

nachricht Von der Genexpression zur Mikrostruktur des Gehirns
24.04.2018 | 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: BAM@Hannover Messe: Innovatives 3D-Druckverfahren für die Raumfahrt

Auf der Hannover Messe 2018 präsentiert die Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM), wie Astronauten in Zukunft Werkzeug oder Ersatzteile per 3D-Druck in der Schwerelosigkeit selbst herstellen können. So können Gewicht und damit auch Transportkosten für Weltraummissionen deutlich reduziert werden. Besucherinnen und Besucher können das innovative additive Fertigungsverfahren auf der Messe live erleben.

Pulverbasierte additive Fertigung unter Schwerelosigkeit heißt das Projekt, bei dem ein Bauteil durch Aufbringen von Pulverschichten und selektivem...

Im Focus: BAM@Hannover Messe: innovative 3D printing method for space flight

At the Hannover Messe 2018, the Bundesanstalt für Materialforschung und-prüfung (BAM) will show how, in the future, astronauts could produce their own tools or spare parts in zero gravity using 3D printing. This will reduce, weight and transport costs for space missions. Visitors can experience the innovative additive manufacturing process live at the fair.

Powder-based additive manufacturing in zero gravity is the name of the project in which a component is produced by applying metallic powder layers and then...

Im Focus: IWS-Ingenieure formen moderne Alu-Bauteile für zukünftige Flugzeuge

Mit Unterdruck zum Leichtbau-Flugzeug

Ingenieure des Fraunhofer-Instituts für Werkstoff- und Strahltechnik (IWS) in Dresden haben in Kooperation mit Industriepartnern ein innovatives Verfahren...

Im Focus: Moleküle brillant beleuchtet

Physiker des Labors für Attosekundenphysik, der Ludwig-Maximilians-Universität und des Max-Planck-Instituts für Quantenoptik haben eine leistungsstarke Lichtquelle entwickelt, die ultrakurze Pulse über einen Großteil des mittleren Infrarot-Wellenlängenbereichs generiert. Die Wissenschaftler versprechen sich von dieser Technologie eine Vielzahl von Anwendungen, unter anderem im Bereich der Krebsfrüherkennung.

Moleküle sind die Grundelemente des Lebens. Auch wir Menschen bestehen aus ihnen. Sie steuern unseren Biorhythmus, zeigen aber auch an, wenn dieser erkrankt...

Im Focus: Molecules Brilliantly Illuminated

Physicists at the Laboratory for Attosecond Physics, which is jointly run by Ludwig-Maximilians-Universität and the Max Planck Institute of Quantum Optics, have developed a high-power laser system that generates ultrashort pulses of light covering a large share of the mid-infrared spectrum. The researchers envisage a wide range of applications for the technology – in the early diagnosis of cancer, for instance.

Molecules are the building blocks of life. Like all other organisms, we are made of them. They control our biorhythm, and they can also reflect our state of...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

infernum-Tag 2018: Digitalisierung und Nachhaltigkeit

24.04.2018 | Veranstaltungen

Fraunhofer eröffnet Community zur Entwicklung von Anwendungen und Technologien für die Industrie 4.0

23.04.2018 | Veranstaltungen

Mars Sample Return – Wann kommen die ersten Gesteinsproben vom Roten Planeten?

23.04.2018 | Veranstaltungen

VideoLinks
Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

Demographie beeinflusst Brutfürsorge bei Regenpfeifern

25.04.2018 | Biowissenschaften Chemie

Die Zukunft des Fliegens auf dem Prüfstand

25.04.2018 | Maschinenbau

Rittal digitalisiert Fertigung - Produktion weltweit nach Industrie 4.0

25.04.2018 | HANNOVER MESSE

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics