Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Zelluläre Schalter: Von der RNA- zur „modernen“ Proteinwelt

07.02.2012
Heidelberger Wissenschaftler klären den molekularen Mechanismus einer G-Proteinfamilie auf

Für die zelluläre Signalverarbeitung sind G-Proteine von zentraler Bedeutung. Sie werden als molekulare Schalter beschrieben, deren Übergang von einem An- zu einem Aus-Zustand durch Effektoren reguliert wird. Biochemiker der Universität Heidelberg haben jetzt wesentliche Einsichten in die Mechanik dieser Schalter gewonnen.

Mit Hilfe von Untersuchungen an Bewegungsorganen von Bakterien, den Flagellen, konnten sie einen Effektor identifizieren, der ein bestimmtes G-Protein ausschaltet. Dabei ist es gelungen, diesen Prozess durch Röntgenkristallographie zu visualisieren. Die Forschungsergebnisse bieten auch Einblicke in die Evolution beim Übergang von der RNA- zur „modernen“ Proteinwelt.

Bakterien müssen sich bewegen können, um auf Umweltveränderungen zu reagieren und – wie im Falle von Krankheitserregern – die Infektionsstelle zu erreichen. Flagellen sind die bakteriellen Bewegungsorgane und stellen einen der kleinsten Motoren der Biosphäre dar. Kommt es zur Zellteilung, muss jedes Mal die exakte Position des neu zu bildenden Flagellums festgelegt werden. Dies geschieht durch das G-Protein FlhF. Dabei handelt es sich um einen molekularen Schalter, der scheinbar keine Effektoren benötigt. „Diese Sichtweise wird durch die Identifizierung eines Proteins, das die Rolle des Effektors übernimmt, und seiner mechanistischen Beschreibung in unserer Studie grundlegend verändert“, erläutert Prof. Dr. Irmgard Sinning vom Biochemie-Zentrum der Universität Heidelberg.

Das G-Protein FlhF bildet zusammen mit einem signalsequenz-bindenden Protein (SRP54) und dessen Rezeptor (FtsY) die sehr alte Familie der sogenannten SRP-GTPasen, die nur aus diesen drei Proteinen besteht und für den Proteintransport in oder durch eine Biomembran verantwortlich ist. In allen bekannten Organismen regulieren dabei SRP54 und FtsY die Zielsteuerung von Proteinen mit Hilfe des Signalerkennungspartikels, des signal recognition particle (SRP). Obwohl das SRP-System bereits sehr gut charakterisiert ist, konnte erst vor kurzem gezeigt werden, dass das Protein SRP54 und der Rezeptor FtsY mit der SRP-RNA auf ähnliche Art interagieren wie FlhF mit seinem neu entdeckten Effektor.

„Unsere Studie zum G-Protein FlhF bietet jetzt nicht nur eine Erklärung für den FlhF-Effektor-Komplex, sondern integriert diese Erkenntnis auch in ein generelles Konzept zur Aktivierung der SRP-GTPasen durch RNA oder Proteine“, erläutert Dr. Gert Bange vom Biochemie-Zentrum der Universität Heidelberg. „Am Beispiel von FlhF konnten wir zeigen, wie die ursprüngliche RNA-Welt durch verblüffend einfache Modifikation durch die ,moderne‘ Proteinwelt ersetzt wurde.“ Die Forschungsergebnisse wurden in der Fachzeitschrift „Nature Structural & Molecular Biology“ veröffentlicht.

Originalveröffentlichung:
G. Bange, N. Kümmerer, P. Grudnik, R. Lindner, G. Petzold, D. Kressler, E. Hurt, K. Wild, I. Sinning:
Structural basis for the molecular evolution of SRP-GTPase activation by protein. Nat Struct Mol Biol. 2011, 18(12):1376-80. doi: 10.1038/nsmb.2141

Kontakt:
Prof. Dr. Irmgard Sinning / Dr. Gert Bange
Biochemie-Zentrum der Universität Heidelberg
Telefon (06221) 54-4780
irmi.sinning@bzh.uni-heidelberg.de

Kommunikation und Marketing
Pressestelle, Telefon (06221) 54-2311
presse@rektorat.uni-heidelberg.de

Marietta Fuhrmann-Koch | idw
Weitere Informationen:
http://www.uni-heidelberg.de

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht 'Fix Me Another Marguerite!'
23.06.2017 | Universität Regensburg

nachricht Schimpansen belohnen Gefälligkeiten
23.06.2017 | Max-Planck-Institut für Mathematik in den Naturwissenschaften (MPIMIS)

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: Can we see monkeys from space? Emerging technologies to map biodiversity

An international team of scientists has proposed a new multi-disciplinary approach in which an array of new technologies will allow us to map biodiversity and the risks that wildlife is facing at the scale of whole landscapes. The findings are published in Nature Ecology and Evolution. This international research is led by the Kunming Institute of Zoology from China, University of East Anglia, University of Leicester and the Leibniz Institute for Zoo and Wildlife Research.

Using a combination of satellite and ground data, the team proposes that it is now possible to map biodiversity with an accuracy that has not been previously...

Im Focus: Klima-Satellit: Mit robuster Lasertechnik Methan auf der Spur

Hitzewellen in der Arktis, längere Vegetationsperioden in Europa, schwere Überschwemmungen in Westafrika – mit Hilfe des deutsch-französischen Satelliten MERLIN wollen Wissenschaftler ab 2021 die Emissionen des Treibhausgases Methan auf der Erde erforschen. Möglich macht das ein neues robustes Lasersystem des Fraunhofer-Instituts für Lasertechnologie ILT in Aachen, das eine bisher unerreichte Messgenauigkeit erzielt.

Methan entsteht unter anderem bei Fäulnisprozessen. Es ist 25-mal wirksamer als das klimaschädliche Kohlendioxid, kommt in der Erdatmosphäre aber lange nicht...

Im Focus: Climate satellite: Tracking methane with robust laser technology

Heatwaves in the Arctic, longer periods of vegetation in Europe, severe floods in West Africa – starting in 2021, scientists want to explore the emissions of the greenhouse gas methane with the German-French satellite MERLIN. This is made possible by a new robust laser system of the Fraunhofer Institute for Laser Technology ILT in Aachen, which achieves unprecedented measurement accuracy.

Methane is primarily the result of the decomposition of organic matter. The gas has a 25 times greater warming potential than carbon dioxide, but is not as...

Im Focus: How protons move through a fuel cell

Hydrogen is regarded as the energy source of the future: It is produced with solar power and can be used to generate heat and electricity in fuel cells. Empa researchers have now succeeded in decoding the movement of hydrogen ions in crystals – a key step towards more efficient energy conversion in the hydrogen industry of tomorrow.

As charge carriers, electrons and ions play the leading role in electrochemical energy storage devices and converters such as batteries and fuel cells. Proton...

Im Focus: Die Schweiz in Pole-Position in der neuen ESA-Mission

Die Europäische Weltraumagentur ESA gab heute grünes Licht für die industrielle Produktion von PLATO, der grössten europäischen wissenschaftlichen Mission zu Exoplaneten. Partner dieser Mission sind die Universitäten Bern und Genf.

Die Europäische Weltraumagentur ESA lanciert heute PLATO (PLAnetary Transits and Oscillation of stars), die grösste europäische wissenschaftliche Mission zur...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Von Batterieforschung bis Optoelektronik

23.06.2017 | Veranstaltungen

10. HDT-Tagung: Elektrische Antriebstechnologie für Hybrid- und Elektrofahrzeuge

22.06.2017 | Veranstaltungen

„Fit für die Industrie 4.0“ – Tagung von Hochschule Darmstadt und Schader-Stiftung am 27. Juni

22.06.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Radioaktive Elemente in Cassiopeia A liefern Hinweise auf Neutrinos als Ursache der Supernova-Explosion

23.06.2017 | Physik Astronomie

Dünenökosysteme modellieren

23.06.2017 | Ökologie Umwelt- Naturschutz

Makro-Mikrowelle macht Leichtbau für Luft- und Raumfahrt effizienter

23.06.2017 | Materialwissenschaften