Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Ungewöhnlicher Lichtrezeptor behebt Erbgutschäden

19.11.2015

Marburger Biologen entdeckten Frühform eines lichtabhängigen Enzyms zur DNA-Reparatur

Biologinnen und Biologen aus Marburg, Salamanca und Sevilla haben Licht in die Evolution der DNA-Reparatur gebracht. Das Team um Professor Dr. Alfred Batschauer von der Philipps-Universität fand bei der genetischen Untersuchung von Pilzen der Unterabteilung Mucoromycotina heraus, dass diese über ein lichtabhängiges Enzym verfügen, welches anders als bislang angenommen nicht nur einzelsträngige, sondern auch doppelsträngige DNA reparieren kann.


Sporangiophore (Fruchtkörper) des Pilzes Phycomyces blakesleeanus. Das DASH-Cryptochrom dieses Pilzes wurde in der besprochenen PNAS-Publikation untersucht. Sporangiophore sind Einzelzellen, die aus dem Myzel herauswachsen und mehrere Zentimeter lang werden können. Sie reagieren auf Umweltfaktoren wie Licht, Schwerkraft und Wind und dienen der Verbreitung der Sporen. Bild mit freundlicher Genehmigung von M. del Mar Gil-Sáchez.


Phylogenetischer Stammbaum der Cryptochrom/Photolyase-Enzymfamilie mit acht Unterfamilien. Mitglieder der untersuchten Mucoromycotina-Pilze sind mit einem Stern gekennzeichnet.

Abbildung aus Tagua et al., 2015

Die deutschen und spanischen Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler berichten über ihre Ergebnisse in einer Online-Vorabveröffentlichung des renommierten Wissenschaftsmagazins „Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America“ (PNAS).

Damit Organismen in ihrer Umwelt bestehen können, benötigen sie einen wirksamen Mechanismus, der Schäden an der Erbsubstanz DNA behebt – zum Beispiel, wenn sie durch ultraviolettes Licht geschädigt wird. Ohne solche Reparaturmechanismen führen diese Schäden zu Mutationen, Krebs oder Zelltod.

Die Forschergruppe um Batschauer untersuchte den DNA-Reparaturmechanismus in Pilzen der Unterabteilung Mucoromycotina, zu der auch der Schimmelpilz Phycomyces gehört. Das Team fand heraus, dass diese Pilze sogenannte DASH-Cryptochrome für die DNA-Reparatur nutzen.

DASH steht für die Arten (Drosophila, Arabidopsis, Synechocystis, Homo sapiens), in denen diese oder verwandte Gene zunächst gefunden wurden. Sie existieren aber auch in anderen Organismen, beispielsweise in Pilzen. Für die lichtabhängige Reparatur von UV-Schäden ist in anderen Organismen das Enzym Photolyase zuständig.

Nicht so bei der untersuchten Gruppe von Pilzen. „Im Gegensatz zu anderen Organismengruppen fanden wir in den Genomen dieser Pilze ausschließlich DASH-Cryptochrome, keine Photolyase. Das war überraschend, weil bekannt war, dass diese Pilze Licht für die Reparatur von UV-Schäden nutzen. Wir konnten zeigen, dass die DASH-Cryptochrome in den Pilzen die evolutionäre Urform der DNA-Reparaturaktivität behalten haben“, erklärt Batschauer, korrespondierender Autor der Veröffentlichung.

DASH-Cryptochrome galten bislang als Photorezeptoren mit eingeschränkter DNA-Reparaturaktivität. Das Autorenteam war deshalb der Frage nachgegangen, ob DASH-Cryptochrome des Schimmelpilzes auch Schäden in doppelsträngiger DNA reparieren können. In der nun publizierten Arbeit wird dies bestätigt.

„Unsere Befunde liefern einen wichtigen Beitrag zum Verständnis der Evolution der Cryptochrome und Photolyase, die zu einer Proteinfamilie gehören. „Nun wollen wir die molekularen Grundlagen der funktionellen Unterschiede von DASH-Cryptochromen aus verschiedenen Organismengruppen verstehen“, berichtet Batschauer über die nächsten Schritte seiner Forschung.

Die publizierten Erkenntnisse bauen auf früheren Entdeckungen Batschauers auf. Er hatte 1993 zeitgleich mit amerikanischen Wissenschaftlern die Cryptochrome als eine neue Gruppe von Lichtrezeptoren in Pflanzen entdeckt. Sie haben strukturelle Ähnlichkeit mit dem lichtabhängigen Enzym Photolyase.

Cryptochrome von Pflanzen und vielen anderen Organismen erkennen den Blaulichtanteil des Sonnenlichts, sie sind außerdem Bestandteil der biologischen Uhr von Menschen und anderen Säugetieren. Nach der Entdeckung der Cryptochrome forschte Batschauer zeitweilig an diesen Photorezeptoren gemeinsam mit Prof. Dr. Aziz Sancar, der 2015 den Chemie-Nobelpreis für seine Forschung zu DNA-Reparaturmechanismen erhielt.

Professor Dr. Alfred Batschauer leitet eine Arbeitsgruppe für Pflanzenphysiologie und Photobiologie an der Philipps-Universität Marburg. Die Forschungsarbeit, die der aktuellen Publikation zugrunde liegt, wurde mit Mitteln des von der Deutschen Forschungsgemeinschaft geförderten Sonderforschungsbereichs 987 „Mikrobielle Diversität in umweltabhängiger Signalantwort“ ermöglicht.

Originalpublikation: Victor G. Tagua, Marcell Pausch & al.: Fungal cryptochrome with DNA repair activity reveals an early stage in cryptochrome evolution, PNAS 2015

Weitere Informationen:

http://www.uni-marburg.de/fb17/fachgebiete/pflanzenphysio/pflanzphysII/index_htm... - Homepage des Fachgebiets Molekulare Pflanzenphysiologie und Photobiologie an der Philipps-Universität Marburg

Andrea Ruppel | idw - Informationsdienst Wissenschaft
Weitere Informationen:
http://www.uni-marburg.de

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Schnelle individualisierte Therapiewahl durch Sortierung von Biomolekülen und Zellen mit Licht
18.10.2017 | Fraunhofer-Institut für Lasertechnik ILT

nachricht Pflanzen können drei Eltern haben
18.10.2017 | Universität Bremen

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: 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...

Im Focus: Neutron star merger directly observed for the first time

University of Maryland researchers contribute to historic detection of gravitational waves and light created by event

On August 17, 2017, at 12:41:04 UTC, scientists made the first direct observation of a merger between two neutron stars--the dense, collapsed cores that remain...

Im Focus: Breaking: the first light from two neutron stars merging

Seven new papers describe the first-ever detection of light from a gravitational wave source. The event, caused by two neutron stars colliding and merging together, was dubbed GW170817 because it sent ripples through space-time that reached Earth on 2017 August 17. Around the world, hundreds of excited astronomers mobilized quickly and were able to observe the event using numerous telescopes, providing a wealth of new data.

Previous detections of gravitational waves have all involved the merger of two black holes, a feat that won the 2017 Nobel Prize in Physics earlier this month....

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Mobilität 4.0: Konferenz an der Jacobs University

18.10.2017 | Veranstaltungen

Smart MES 2017: die Fertigung der Zukunft

18.10.2017 | Veranstaltungen

DFG unterstützt Kongresse und Tagungen - Dezember 2017

17.10.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Schnelle individualisierte Therapiewahl durch Sortierung von Biomolekülen und Zellen mit Licht

18.10.2017 | Biowissenschaften Chemie

Biokunststoffe könnten auch in Traktoren die Richtung angeben

18.10.2017 | Messenachrichten

»ILIGHTS«-Studie gestartet: Licht soll Wohlbefinden von Schichtarbeitern verbessern

18.10.2017 | Energie und Elektrotechnik