Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Geobiologen identifizieren wesentliche Komponente der Biomineralisation

14.06.2007
Wissenschaftler aus Göttingen und Brisbane isolieren Enzym aus corallinem Schwamm

Geobiologen aus Göttingen und Brisbane (Australien) ist es gelungen, eine wichtige genetische Komponente im Prozess der Biomineralisation, der biologischen Bildung anorganischer Materalien durch Organismen, zu identifizieren: Sie konnten aus dem marinen corallinen Schwamm Astroclera willeyana ein spezielles Protein isolieren, das hier als Enzym die Biomineralbildung steuert. Nahe Verwandte dieses Enzyms sind in anderen Organismen an zahlreichen grundlegenden Stoffwechselprozessen beteiligt.

Die Wissenschaftler sind der Frage nachgegangen, ob die Fähigkeit zur Biomineralisation bei mehrzelligen Tieren, sogenannten Metazoa, einen gemeinsamen Ursprung hat oder unabhängig voneinander bei verschiedenen Tierstämmen entstanden ist. Die Untersuchungen zeigen, dass zumindest ein Teil des Biomineralisations-Apparates auf den letzten gemeinsamen Vorfahr der Metazoa zurückgeht. Die Forschungsarbeiten unter der Leitung von Juniorprofessor Dr. Gert Wörheide wurden am Geowissenschaftlichen Zentrum der Universität Göttingen durchgeführt. Die Ergebnisse hat das Wissenschaftsmagazin "Science" in seiner Online-Ausgabe Ende Mai 2007 veröffentlicht.

Biominerale können stabile Materialien bilden, wie zum Beispiel Stützskelette bei Muscheln und Schnecken oder feste Riffstrukturen im Meer, und übernehmen wichtige Funktionen in marinen Ökosystemen. Solche mineralisierten Hartteile traten in der erdgeschichtlichen Entwicklung gehäuft vor rund 550 bis 520 Millionen Jahren im späten Präkambrium bis frühen Kambrium auf. Ihrer Existenz gehen einzellige Organismen voraus, die große Mengen Kalk absondern. Die genetischen Steuerungsmechanismen, durch die lebende Zellen mineralisierte Strukturen ausscheiden, waren bislang weitgehend unbekannt - ebenso wie deren evolutionärer Ursprung.

... mehr zu:
»Biomineralisation »Enzym »Metazoa »Prozess

Die Untersuchungen wurden an dem "lebenden Fossil" Astrosclera willeyana vorgenommen. Diese corallinen Schwämme waren maßgeblich während früher Epochen der Erdgeschichte an riffbildenden Prozessen beteiligt. "Weil Schwämme entwicklungsgeschichtlich an der Basis des Stammbaumes vielzelliger Tiere stehen und somit dem gemeinsamen Vorfahren der Metazoa nahestehen, eignen sie sich hervorragend, um ursprüngliche Biomineralisationsprozesse zu entschlüsseln", erläutert Prof. Wörheide. Die Wissenschaftlergruppe wählte dafür einen neuen Forschungsansatz. Ihre sogenannten paläogenomischen Arbeiten basieren auf genetischen Techniken und Proteinexpression sowie stammesgeschichtlichen Rekonstruktionen.

Die Forscher isolierten aus A. willeyana das besonders reaktionsfreudige Enzym Astrosclerin. Dieses neue Enzym der alpha-Carboanhydrase-Familie ist ein wesentlicher Bestandteil des genetischen Baukastens im Prozess der Biomineralisation. Nahe Verwandte aus dieser Enzymfamilie sind an vielen grundlegenden Stoffwechselprozessen beteiligt. Das für die Produktion von Astrosclerin verantwortliche Gen muss dabei schon im letzten gemeinsamen Vorfahr der Metazoa vorhanden gewesen sein, wie die stammesgeschichtlichen Analysen zeigen. "Als einzelne Kopie ist dieses wichtige Gen nachfolgend unabhängig in Schwämmen und anderen Tieren dupliziert worden. Damit wurde der Grundstein gelegt für die Vielfalt von physiologischen Prozessen, an denen das Enzym heute beteiligt ist", so der Göttinger Geobiologe.

Das Forschungsvorhaben "Characterization of matrix proteins of the coralline demosponge Astrosclera willeyana - A contribution to understanding the evolution of biomineralization" wird seit Anfang 2005 von der Deutschen Forschungsgemeinschaft gefördert. Dr. Daniel J. Jackson von der School of Integrative Biology der University of Queensland in Brisbane, mit der bereits eine langjährige enge Kooperation besteht, forschte im Rahmen des Projekts 13 Monate an der Georg-August-Universität. Wie Prof. Wörheide erläutert, sind die Materialien, die durch Biomineralisation entstehen, unter anderem als neue Werkstoffe und in der biotechnologischen Anwendung von Bedeutung.

Originalveröffentlichung:
Daniel J. Jackson, Luciana Macis, Joachim Reitner, Bernard M. Degnan, Gert Wörheide: Sponge paleogenomics reveals an ancient role for carbonic anhydrase in skeletogenesis. Science. Published online May 31 2007; 10.1126/science.1141560 (http://www.sciencemag.org/cgi/content/abstract/1141560)
Prof. Dr. Gert Wörheide
Georg-August-Universität Göttingen
Fakultät für Geowissenschaften und Geographie
Geowissenschaftliches Zentrum, Abteilung Geobiologie
Goldschmidtstraße 3, 37077 Göttingen
Telefon (0551) 39-14177, Fax (0551) 39-7918
e-mail: gert.woerheide@geo.uni-goettingen.de

Marietta Fuhrmann-Koch | idw
Weitere Informationen:
http://www.geobiologie.uni-goettingen.de
http://www.geobiology.eu

Weitere Berichte zu: Biomineralisation Enzym Metazoa Prozess

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Geowissenschaften:

nachricht Riesenfaultier war Vegetarier - Ernährung des fossilen Megatheriums entschlüsselt
18.04.2017 | Senckenberg Forschungsinstitut und Naturmuseen

nachricht Drohneneinsatz in der Meeresforschung
13.04.2017 | GEOMAR Helmholtz-Zentrum für Ozeanforschung Kiel

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Geowissenschaften >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Löschbare Tinte für den 3-D-Druck

Im 3-D-Druckverfahren durch Direktes Laserschreiben können Mikrometer-große Strukturen mit genau definierten Eigenschaften geschrieben werden. Forscher des Karlsruher Institus für Technologie (KIT) haben ein Verfahren entwickelt, durch das sich die 3-D-Tinte für die Drucker wieder ‚wegwischen‘ lässt. Die bis zu hundert Nanometer kleinen Strukturen lassen sich dadurch wiederholt auflösen und neu schreiben - ein Nanometer entspricht einem millionstel Millimeter. Die Entwicklung eröffnet der 3-D-Fertigungstechnik vielfältige neue Anwendungen, zum Beispiel in der Biologie oder Materialentwicklung.

Beim Direkten Laserschreiben erzeugt ein computergesteuerter, fokussierter Laserstrahl in einem Fotolack wie ein Stift die Struktur. „Eine Tinte zu entwickeln,...

Im Focus: Leichtbau serientauglich machen

Immer mehr Autobauer setzen auf Karosserieteile aus kohlenstofffaserverstärktem Kunststoff (CFK). Dennoch müssen Fertigungs- und Reparaturkosten weiter gesenkt werden, um CFK kostengünstig nutzbar zu machen. Das Laser Zentrum Hannover e.V. (LZH) hat daher zusammen mit der Volkswagen AG und fünf weiteren Partnern im Projekt HolQueSt 3D Laserprozesse zum automatisierten Besäumen, Bohren und Reparieren von dreidimensionalen Bauteilen entwickelt.

Automatisiert ablaufende Bearbeitungsprozesse sind die Grundlage, um CFK-Bauteile endgültig in die Serienproduktion zu bringen. Ausgerichtet an einem...

Im Focus: Making lightweight construction suitable for series production

More and more automobile companies are focusing on body parts made of carbon fiber reinforced plastics (CFRP). However, manufacturing and repair costs must be further reduced in order to make CFRP more economical in use. Together with the Volkswagen AG and five other partners in the project HolQueSt 3D, the Laser Zentrum Hannover e.V. (LZH) has developed laser processes for the automatic trimming, drilling and repair of three-dimensional components.

Automated manufacturing processes are the basis for ultimately establishing the series production of CFRP components. In the project HolQueSt 3D, the LZH has...

Im Focus: Wonder material? Novel nanotube structure strengthens thin films for flexible electronics

Reflecting the structure of composites found in nature and the ancient world, researchers at the University of Illinois at Urbana-Champaign have synthesized thin carbon nanotube (CNT) textiles that exhibit both high electrical conductivity and a level of toughness that is about fifty times higher than copper films, currently used in electronics.

"The structural robustness of thin metal films has significant importance for the reliable operation of smart skin and flexible electronics including...

Im Focus: Immunzellen helfen bei elektrischer Reizleitung im Herzen

Erstmals elektrische Kopplung von Muskelzellen und Makrophagen im Herzen nachgewiesen / Erkenntnisse könnten neue Therapieansätze bei Herzinfarkt und Herzrhythmus-Störungen ermöglichen / Publikation am 20. April 2017 in Cell

Makrophagen, auch Fresszellen genannt, sind Teil des Immunsystems und spielen eine wesentliche Rolle in der Abwehr von Krankheitserregern und bei der...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Forschungsexpedition „Meere und Ozeane“ mit dem Ausstellungsschiff MS Wissenschaft

24.04.2017 | Veranstaltungen

3. Bionik-Kongress Baden-Württemberg

24.04.2017 | Veranstaltungen

Smart-Data-Forschung auf dem Weg in die wirtschaftliche Praxis

21.04.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Phoenix Contact übernimmt Spezialisten für Netzleittechnik

24.04.2017 | Unternehmensmeldung

Phoenix Contact beteiligt sich an Berliner Start-up Unternehmen für Energiemanagement

24.04.2017 | Unternehmensmeldung

Phoenix Contact übernimmt Spezialisten für industrielle Kommunikationstechnik

24.04.2017 | Unternehmensmeldung