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 '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