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 Multifunktionaler Mikroschwimmer transportiert Fracht und zerstört sich selbst
26.04.2018 | Max-Planck-Institut für Intelligente Systeme

nachricht Der lange Irrweg der ADP Ribosylierung
26.04.2018 | Max-Planck-Institut für Biologie des Alterns

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: Why we need erasable MRI scans

New technology could allow an MRI contrast agent to 'blink off,' helping doctors diagnose disease

Magnetic resonance imaging, or MRI, is a widely used medical tool for taking pictures of the insides of our body. One way to make MRI scans easier to read is...

Im Focus: Fraunhofer ISE und teamtechnik bringen leitfähiges Kleben für Siliciumsolarzellen zu Industriereife

Das Kleben der Zellverbinder von Hocheffizienz-Solarzellen im industriellen Maßstab ist laut dem Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE und dem Anlagenhersteller teamtechnik marktreif. Als Ergebnis des gemeinsamen Forschungsprojekts »KleVer« ist die Klebetechnologie inzwischen so weit ausgereift, dass sie als alternative Verschaltungstechnologie zum weit verbreiteten Weichlöten angewendet werden kann. Durch die im Vergleich zum Löten wesentlich niedrigeren Prozesstemperaturen können vor allem temperatursensitive Hocheffizienzzellen schonend und materialsparend verschaltet werden.

Dabei ist der Durchsatz in der industriellen Produktion nur geringfügig niedriger als beim Verlöten der Zellen. Die Zuverlässigkeit der Klebeverbindung wurde...

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...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Konferenz »Encoding Cultures. Leben mit intelligenten Maschinen« | 27. & 28.04.2018 ZKM | Karlsruhe

26.04.2018 | Veranstaltungen

Konferenz zur Marktentwicklung von Gigabitnetzen in Deutschland

26.04.2018 | Veranstaltungen

infernum-Tag 2018: Digitalisierung und Nachhaltigkeit

24.04.2018 | Veranstaltungen

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

Weltrekord an der Uni Paderborn: Optische Datenübertragung mit 128 Gigabits pro Sekunde

26.04.2018 | Informationstechnologie

Multifunktionaler Mikroschwimmer transportiert Fracht und zerstört sich selbst

26.04.2018 | Biowissenschaften Chemie

Berner Mars-Kamera liefert erste farbige Bilder vom Mars

26.04.2018 | Physik Astronomie

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