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 Der Evolutionsvorteil der Strandschnecke
28.03.2017 | Gesellschaft Deutscher Chemiker e.V.

nachricht Mobile Goldfinger
28.03.2017 | Gesellschaft Deutscher Chemiker e.V.

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: Entwicklung miniaturisierter Lichtmikroskope - „ChipScope“ will ins Innere lebender Zellen blicken

Das Institut für Halbleitertechnik und das Institut für Physikalische und Theoretische Chemie, beide Mitglieder des Laboratory for Emerging Nanometrology (LENA), der Technischen Universität Braunschweig, sind Partner des kürzlich gestarteten EU-Forschungsprojektes ChipScope. Ziel ist es, ein neues, extrem kleines Lichtmikroskop zu entwickeln. Damit soll das Innere lebender Zellen in Echtzeit beobachtet werden können. Sieben Institute in fünf europäischen Ländern beteiligen sich über die nächsten vier Jahre an diesem technologisch anspruchsvollen Projekt.

Die zukünftigen Einsatzmöglichkeiten des neu zu entwickelnden und nur wenige Millimeter großen Mikroskops sind äußerst vielfältig. Die Projektpartner haben...

Im Focus: A Challenging European Research Project to Develop New Tiny Microscopes

The Institute of Semiconductor Technology and the Institute of Physical and Theoretical Chemistry, both members of the Laboratory for Emerging Nanometrology (LENA), at Technische Universität Braunschweig are partners in a new European research project entitled ChipScope, which aims to develop a completely new and extremely small optical microscope capable of observing the interior of living cells in real time. A consortium of 7 partners from 5 countries will tackle this issue with very ambitious objectives during a four-year research program.

To demonstrate the usefulness of this new scientific tool, at the end of the project the developed chip-sized microscope will be used to observe in real-time...

Im Focus: Das anwachsende Ende der Ordnung

Physiker aus Konstanz weisen sogenannte Mermin-Wagner-Fluktuationen experimentell nach

Ein Kristall besteht aus perfekt angeordneten Teilchen, aus einer lückenlos symmetrischen Atomstruktur – dies besagt die klassische Definition aus der Physik....

Im Focus: Wegweisende Erkenntnisse für die Biomedizin: NAD⁺ hilft bei Reparatur geschädigter Erbinformationen

Eine internationale Forschergruppe mit dem Bayreuther Biochemiker Prof. Dr. Clemens Steegborn präsentiert in 'Science' neue, für die Biomedizin wegweisende Forschungsergebnisse zur Rolle des Moleküls NAD⁺ bei der Korrektur von Schäden am Erbgut.

Die Zellen von Menschen und Tieren können Schäden an der DNA, dem Träger der Erbinformation, bis zu einem gewissen Umfang selbst reparieren. Diese Fähigkeit...

Im Focus: Designer-Proteine falten DNA

Florian Praetorius und Prof. Hendrik Dietz von der Technischen Universität München (TUM) haben eine neue Methode entwickelt, mit deren Hilfe sie definierte Hybrid-Strukturen aus DNA und Proteinen aufbauen können. Die Methode eröffnet Möglichkeiten für die zellbiologische Grundlagenforschung und für die Anwendung in Medizin und Biotechnologie.

Desoxyribonukleinsäure – besser bekannt unter der englischen Abkürzung DNA – ist die Trägerin unserer Erbinformation. Für Prof. Hendrik Dietz und Florian...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Industriearbeitskreis »Prozesskontrolle in der Lasermaterialbearbeitung ICPC« lädt nach Aachen ein

28.03.2017 | Veranstaltungen

Neue Methoden für zuverlässige Mikroelektronik: Internationale Experten treffen sich in Halle

28.03.2017 | Veranstaltungen

Wie Menschen wachsen

27.03.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Von Agenten, Algorithmen und unbeliebten Wochentagen

28.03.2017 | Unternehmensmeldung

Hannover Messe: Elektrische Maschinen in neuen Dimensionen

28.03.2017 | HANNOVER MESSE

Dimethylfumarat – eine neue Behandlungsoption für Lymphome

28.03.2017 | Medizin Gesundheit