Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Wie Zuckermoleküle die Embryonalentwicklung beeinflussen

18.12.2013
Heidelberger Wissenschaftler können zeigen, dass an Proteine gebundene Mannosen für die Ausbildung von Zell-Zell-Kontakten wichtig sind

Zuckermoleküle haben eine entscheidende Bedeutung bei der sogenannten Zelladhäsion, der spezifischen Interaktion zwischen Zellen, und damit auch bei der Embryonalentwicklung. Zu diesem Schluss sind Forscher um Prof. Dr. Sabine Strahl vom Centre for Organismal Studies der Universität Heidelberg gekommen.


Frühe Phase der Embryonalentwicklung
Bildnachweis: M. Loibl und S. Strahl

Ihre Untersuchungen zeigen, dass eine besondere Form der Glykosylierung – bei diesem Vorgang werden Zuckermoleküle an Proteine gebunden – für die Funktion des Zelladhäsionsproteins E-Cadherin unentbehrlich ist. Fehlt diese Proteinmodifikation, ist eine Differenzierung des Embryos nicht möglich, wie Prof. Strahl betont. Die Forschungsergebnisse wurden in der Fachzeitschrift „PNAS“ veröffentlicht.

In der frühen Phase der Embryonalentwicklung teilt sich die befruchtete Eizelle und bildet eine Kugel locker miteinander verbundener Zellen, die sogenannte Morula. Damit sich daraus ein kompaktes Zellpaket und letztendlich ein komplexer Organismus entwickeln kann, müssen sich die Zellen zunächst fest miteinander verbinden. Von grundlegender Bedeutung für diese Verbindung sind Zelladhäsionsmoleküle wie E-Cadherin. Dabei handelt es sich um Proteine, die den Zusammenhalt von Geweben und die Kommunikation von Zellen miteinander ermöglichen.

In allen lebenden Organismen werden zahlreiche Proteine nach ihrer Biosynthese mit Zuckermolekülen verknüpft. Dieser als Glykosylierung bezeichnete Prozess ist für Wachstum und Entwicklung unentbehrlich. „Das Fehlen bestimmter Zuckerreste kann beim Menschen zu schweren erblichen Entwicklungsstörungen führen“, betont Prof. Strahl.

Das Team um die Heidelberger Wissenschaftlerin konnte nun im Mausmodell aufklären, warum eine bestimmte Art der Glykosylierung, die sogenannte Protein O-Mannosylierung, für die frühe Embryonalentwicklung unentbehrlich ist. Die Forscher haben dabei nachgewiesen, dass das Protein E-Cadherin Mannosen trägt. Dabei handelt es sich um Zuckermoleküle, die ab dem Vier-Zellstadium auf der Oberfläche embryonaler Zellen vorkommen. Wird die Biosynthese dieser

E-Cadherin-gebundenen Zuckerreste gehemmt, können keine funktionellen Zellverbindungen mehr ausgebildet werden – die Zellen haften nicht mehr stabil aneinander. Dies hat zur Folge, dass die Embryonen absterben, noch bevor sie sich in die Gebärmutter einnisten können.

„Der von uns nachgewiesene ursächliche Zusammenhang zwischen den Zuckerresten und der Cadherin-vermittelten Zelladhäsion zeigt, dass diese Proteinmodifikation weitaus wichtiger ist als ursprünglich angenommen“, erläutert Sabine Strahl. „In Hinblick auf die wichtigen Funktionen von Cadherinen sowohl für Entwicklungsvorgänge bei Wirbeltieren als auch für die Metastasierung von Tumoren ist unsere Arbeit von großer Relevanz für viele Gebiete der Lebenswissenschaften und der medizinischen Forschung.“ Aufbauend auf den Forschungsergebnissen wollen die Heidelberger Wissenschaftler nun die Bedeutung dieser Proteinmodifizierung bei der Entstehung von Krebs untersuchen.

Die Forschungen wurden im Rahmen des Programms „Glykobiologie/Glykomik“ der Baden-Württemberg Stiftung gefördert. Kooperationspartner der aktuellen Arbeiten waren Wissenschaftler des Genzentrums der Ludwig-Maximilians-Universität München.

Informationen im Internet:
http://www.cos.uni-heidelberg.de/index.php/s.strahl?l=_e
Originalpublikation:
M. Lommel, P.R. Winterhalter, T. Willer, M. Dahlhoff, M.R. Schneider, M.F. Bartels, I. Renner-Müller, T. Ruppert, E. Wolf,and S. Strahl: Protein O-mannosylation is crucial for E-cadherin-mediated cell adhesion, PNAS (2. Dezember 2013), doi: 10.1073/pnas.1316753110
Bilderläuterung:
In der frühen Phase der Embryonalentwicklung teilt sich die befruchtete Eizelle und bildet innerhalb von zwei Tagen eine Kugel locker miteinander verbundener Zellen, die Morula. Die Verbindungen zwischen diesen Zellen werden verstärkt und ein kompaktes Zellpaket, die Blastozyste, entsteht. In der Maus sind an E-Cadherin-gebundene Zuckerreste (Mannose; grün) ab dem Vier-Zellstadium an der Oberfläche der Embryonalzellen nachzuweisen. Hemmt man deren Biosynthese, haften beim Übergang vom Morula- zum Blastulastadium die Zellen nicht mehr stabil aneinander. Eine Blastozyste kann nicht mehr ausgebildet werden, und die fehlerhaften Embryonen werden resorbiert.

Abbildungsnachweis: M. Loibl und S. Strahl

Kontakt:
Prof. Dr. Sabine Strahl
Centre for Organismal Studies (COS)
Telefon (06221) 54-6286
Sabine.strahl@cos.uni-heidelberg.de
Kommunikation und Marketing
Pressestelle, Telefon (06221) 54-2311
presse@rektorat.uni-heidelberg.de

Marietta Fuhrmann-Koch | idw
Weitere Informationen:
http://www.cos.uni-heidelberg.de/index.php/s.strahl?l=_e

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Auf der molekularen Streckbank
24.02.2017 | Technische Universität München

nachricht Sicherungskopie im Zentralhirn: Wie Fruchtfliegen ein Ortsgedächtnis bilden
24.02.2017 | Johannes Gutenberg-Universität Mainz

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: „Vernetzte Autonome Systeme“ von acatech und DFKI auf der CeBIT

Auf der IT-Messe CeBIT vom 20. bis 24. März präsentieren acatech – Deutsche Akademie der Technikwissenschaften und das Deutsche Forschungszentrum für Künstliche Intelligenz (DFKI) in Kooperation mit der Deutschen Messe AG vernetzte Autonome Systeme. In Halle 12 am Stand B 63 erwarten die Besucherinnen und Besucher unter anderem Roboter, die Hand in Hand mit Menschen zusammenarbeiten oder die selbstständig gefährliche Umgebungen erkunden.

Auf der IT-Messe CeBIT vom 20. bis 24. März präsentieren acatech – Deutsche Akademie der Technikwissenschaften und das Deutsche Forschungszentrum für...

Im Focus: Kühler Zwerg und die sieben Planeten

Erdgroße Planeten mit gemäßigtem Klima in System mit ungewöhnlich vielen Planeten entdeckt

In einer Entfernung von nur 40 Lichtjahren haben Astronomen ein System aus sieben erdgroßen Planeten entdeckt. Alle Planeten wurden unter Verwendung von boden-...

Im Focus: Mehr Sicherheit für Flugzeuge

Zwei Entwicklungen am Lehrgebiet Rechnerarchitektur der FernUniversität in Hagen können das Fliegen sicherer machen: ein Flugassistenzsystem, das bei einem totalen Triebwerksausfall zum Einsatz kommt, um den Piloten ein sicheres Gleiten zu einem Notlandeplatz zu ermöglichen, und ein Assistenzsystem für Segelflieger, das ihnen das Erreichen größerer Höhen erleichtert. Präsentiert werden sie von Prof. Dr.-Ing. Wolfram Schiffmann auf der Internationalen Fachmesse für Allgemeine Luftfahrt AERO vom 5. bis 8. April in Friedrichshafen.

Zwei Entwicklungen am Lehrgebiet Rechnerarchitektur der FernUniversität in Hagen können das Fliegen sicherer machen: ein Flugassistenzsystem, das bei einem...

Im Focus: HIGH-TOOL unterstützt Verkehrsplanung in Europa

Forschung am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) unterstützt die Europäische Kommission bei der Verkehrsplanung: Anhand des neuen Modells HIGH-TOOL lässt sich bewerten, wie verkehrspolitische Maßnahmen langfristig auf Wirtschaft, Gesellschaft und Umwelt wirken. HIGH-TOOL ist ein frei zugängliches Modell mit Modulen für Demografie, Wirtschaft und Ressourcen, Fahrzeugbestand, Nachfrage im Personen- und Güterverkehr sowie Umwelt und Sicherheit. An dem nun erfolgreich abgeschlossenen EU-Projekt unter der Koordination des KIT waren acht Partner aus fünf Ländern beteiligt.

Forschung am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) unterstützt die Europäische Kommission bei der Verkehrsplanung: Anhand des neuen Modells HIGH-TOOL lässt...

Im Focus: Zinn in der Photodiode: nächster Schritt zur optischen On-Chip-Datenübertragung

Schon lange suchen Wissenschaftler nach einer geeigneten Lösung, um optische Komponenten auf einem Computerchip zu integrieren. Doch Silizium und Germanium allein – die stoffliche Basis der Chip-Produktion – sind als Lichtquelle kaum geeignet. Jülicher Physiker haben nun gemeinsam mit internationalen Partnern eine Diode vorgestellt, die neben Silizium und Germanium zusätzlich Zinn enthält, um die optischen Eigenschaften zu verbessern. Das Besondere daran: Da alle Elemente der vierten Hauptgruppe angehören, sind sie mit der bestehenden Silizium-Technologie voll kompatibel.

Schon lange suchen Wissenschaftler nach einer geeigneten Lösung, um optische Komponenten auf einem Computerchip zu integrieren. Doch Silizium und Germanium...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Aufbruch: Forschungsmethoden in einer personalisierten Medizin

24.02.2017 | Veranstaltungen

Österreich erzeugt erstmals Erdgas aus Sonnen- und Windenergie

24.02.2017 | Veranstaltungen

Big Data Centrum Ostbayern-Südböhmen startet Veranstaltungsreihe

23.02.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Fraunhofer HHI auf dem Mobile World Congress mit VR- und 5G-Technologien

24.02.2017 | Messenachrichten

MWC 2017: 5G-Hauptstadt Berlin

24.02.2017 | Messenachrichten

Auf der molekularen Streckbank

24.02.2017 | Biowissenschaften Chemie