Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Wie Proteine Zellen stabil machen

21.02.2017

Eine Zellmembran hat viele Aufgaben. Sie muss nicht nur verschiedenen Belastungen standhalten, sondern auch den Transport von Substanzen ins Zellinnere sicherstellen. Das funktioniert nur, wenn Zellen ihre Oberfläche entsprechend anpassen können. Besonders wichtig sind hierbei kleine Einstülpungen in der Membran, sogenannte Caveolae. Das Protein EHD2 hilft dabei, diese Einstülpungen zu bilden und wieder aufzulösen.

Das hat ein internationales Forscherteam unter Federführung der Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg (MLU) und der Universität Umeå in Schweden herausgefunden und jetzt im internationalen Fachjournal "Proceedings of the National Academy of Sciences" (PNAS) veröffentlicht.

Mit Hilfe der nur wenige Nanometer großen Einstülpungen kann sich jede Zelle an ihre Umgebung anpassen oder Stoffe aufnehmen, um diese ins Zellinnere zu transportieren. Bilden sich die Einstülpungen, zieht sich die Zellmembran zusammen - ohne die Einstülpungen wird sie wieder größer. Ist dieser Vorgang gestört, kann das zu schweren Muskel- oder Fettzell-Erkrankungen führen oder etwa die Blutgefäße beschädigen.

Bereits bekannt war, dass das Protein EHD2 bei der Caveolae-Bildung eine zentrale Rolle spielt. "Das Protein bindet an bestimmte Stellen der Zellmembran und sorgt dafür, dass sich die Oberfläche nach innen wölbt oder wieder gerade zieht", erklärt Dr. Christian Schwieger von der Arbeitsgruppe für Biophysikalische Chemie der MLU.

Der genaue Vorgang, wie das Protein an die Membran andockt, war dagegen bislang unbekannt: Im Normalzustand ist es nämlich gar nicht bindungsfähig. Damit es seine Wirkung an der Zellmembran entfalten kann, muss sich die Struktur von EHD2 verändern. Genau diese veränderte Struktur lässt sich mit den gängigen Methoden der Proteinforschung aber nur schwer analysieren.

Deshalb verwendeten die Forscher eine neue Methode der Infrarotspektroskopie. "Damit ist es möglich zu beobachten, wie ein Protein bestimmte Lichtfrequenzen reflektiert oder absorbiert. Darüber lassen sich wiederum Aussagen über die Struktur des Proteins treffen, wie es auch in einer Zelle vorliegt", so Schwieger weiter. Die Arbeiten der halleschen Chemiker an diesem Verfahren, der Infrarot-Reflexions-Absorptions-Spektroskopie, sind weltweit führend.

Durch weitere Computersimulationen ist Schwieger der Struktur des gebundenen EHD2 auf die Schliche gekommen. Das Forscherteam konnte nun zeigen, dass es einen mechanistischen Kreislauf gibt, der die Bildung der Einstülpungen auf der Zellmembran steuert: Mit der Hilfe des Moleküls ATP, bekannt Energielieferant der Zellen, lässt sich die Form von EHD2 so verändern, dass es an die Zellmembran andocken kann.

Mehrere EHD2-Proteine reihen sich an der jeweiligen Stelle wie auf einer Perlenkette hintereinander. Dadurch wird die Oberfläche an dieser Stelle gekrümmt und es entstehen die kleinen Einstülpungen. Ist nicht mehr genügend ATP vorhanden, löst sich das Protein wieder von der Membran - Protein und Zelloberfläche nehmen wieder ihre ursprüngliche Form an, oder die Caveolae lösen sich von der Membran und treten ihren Weg ins Zellinnere an.

"Unsere Forschung zeigt, wie der von uns beschriebene mechanistische Kreislauf von EHD2 eine zentrale Rolle bei der Eigenschaft von Caveolae spielt, die Zellmembran zu stabilisieren", sagt Prof. Dr. Richard Lundmark von der Universität Umeå.

Die von den schwedischen und deutschen Wissenschaftlern vorgestellte Methode könnte in Zukunft dabei helfen, andere Proteine und deren Struktur unter realistischen Bedingungen zu untersuchen.

Zur Publikation: Hoernke et al. "EHD2 restrains dynamics of caveolae by an ATP-dependent, membrane-bound, open conformation" PNAS, 2017, DOI: 10.1073/pnas.1614066114

Tom Leonhardt | idw - Informationsdienst Wissenschaft
Weitere Informationen:
http://www.uni-halle.de

Weitere Berichte zu: EHD2 Einstülpungen Infrarotspektroskopie Membran Zellen Zellinnere Zellmembran protein

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Bakterieller Untermieter macht Blattnahrung für Käfer verdaulich
17.11.2017 | Max-Planck-Institut für chemische Ökologie

nachricht Neues Werkzeug für gezielten Proteinabbau
17.11.2017 | Max-Planck-Institut für biophysikalische Chemie

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: Ultrakalte chemische Prozesse: Physikern gelingt beispiellose Vermessung auf Quantenniveau

Wissenschaftler um den Ulmer Physikprofessor Johannes Hecker Denschlag haben chemische Prozesse mit einer beispiellosen Auflösung auf Quantenniveau vermessen. Bei ihrer wissenschaftlichen Arbeit kombinierten die Forscher Theorie und Experiment und können so erstmals die Produktzustandsverteilung über alle Quantenzustände hinweg - unmittelbar nach der Molekülbildung - nachvollziehen. Die Forscher haben ihre Erkenntnisse in der renommierten Fachzeitschrift "Science" publiziert. Durch die Ergebnisse wird ein tieferes Verständnis zunehmend komplexer chemischer Reaktionen möglich, das zukünftig genutzt werden kann, um Reaktionsprozesse auf Quantenniveau zu steuern.

Einer deutsch-amerikanischen Forschergruppe ist es gelungen, chemische Prozesse mit einer nie dagewesenen Auflösung auf Quantenniveau zu vermessen. Dadurch...

Im Focus: Leoniden 2017: Sternschnuppen im Anflug?

Gemeinsame Pressemitteilung der Vereinigung der Sternfreunde und des Hauses der Astronomie in Heidelberg

Die Sternschnuppen der Leoniden sind in diesem Jahr gut zu beobachten, da kein Mondlicht stört. Experten sagen für die Nächte vom 16. auf den 17. und vom 17....

Im Focus: «Kosmische Schlange» lässt die Struktur von fernen Galaxien erkennen

Die Entstehung von Sternen in fernen Galaxien ist noch weitgehend unerforscht. Astronomen der Universität Genf konnten nun erstmals ein sechs Milliarden Lichtjahre entferntes Sternensystem genauer beobachten – und damit frühere Simulationen der Universität Zürich stützen. Ein spezieller Effekt ermöglicht mehrfach reflektierte Bilder, die sich wie eine Schlange durch den Kosmos ziehen.

Heute wissen Astronomen ziemlich genau, wie sich Sterne in der jüngsten kosmischen Vergangenheit gebildet haben. Aber gelten diese Gesetzmässigkeiten auch für...

Im Focus: A “cosmic snake” reveals the structure of remote galaxies

The formation of stars in distant galaxies is still largely unexplored. For the first time, astron-omers at the University of Geneva have now been able to closely observe a star system six billion light-years away. In doing so, they are confirming earlier simulations made by the University of Zurich. One special effect is made possible by the multiple reflections of images that run through the cosmos like a snake.

Today, astronomers have a pretty accurate idea of how stars were formed in the recent cosmic past. But do these laws also apply to older galaxies? For around a...

Im Focus: Pflanzenvielfalt von Wäldern aus der Luft abbilden

Produktivität und Stabilität von Waldökosystemen hängen stark von der funktionalen Vielfalt der Pflanzengemeinschaften ab. UZH-Forschenden gelang es, die Pflanzenvielfalt von Wäldern durch Fernerkundung mit Flugzeugen in verschiedenen Massstäben zu messen und zu kartieren – von einzelnen Bäumen bis hin zu ganzen Artengemeinschaften. Die neue Methode ebnet den Weg, um zukünftig die globale Pflanzendiversität aus der Luft und aus dem All zu überwachen.

Ökologische Studien zeigen, dass die Pflanzenvielfalt zentral ist für das Funktionieren von Ökosys-temen. Wälder mit einer höheren funktionalen Vielfalt –...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Technologievorsprung durch Textiltechnik

17.11.2017 | Veranstaltungen

Roboter für ein gesundes Altern: „European Robotics Week 2017“ an der Frankfurt UAS

17.11.2017 | Veranstaltungen

Börse für Zukunftstechnologien – Leichtbautag Stade bringt Unternehmen branchenübergreifend zusammen

17.11.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Technologievorsprung durch Textiltechnik

17.11.2017 | Veranstaltungsnachrichten

IHP präsentiert sich auf der productronica 2017

17.11.2017 | Messenachrichten

Roboter schafft den Salto rückwärts

17.11.2017 | Innovative Produkte