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 Stabile Gashydrate lösen Hangrutschung aus
19.02.2018 | GEOMAR Helmholtz-Zentrum für Ozeanforschung Kiel

nachricht Warum der Meeresboden in Bewegung gerät
13.02.2018 | 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: Die Brücke, die sich dehnen kann

Brücken verformen sich, daher baut man normalerweise Dehnfugen ein. An der TU Wien wurde eine Technik entwickelt, die ohne Fugen auskommt und dadurch viel Geld und Aufwand spart.

Wer im Auto mit flottem Tempo über eine Brücke fährt, spürt es sofort: Meist rumpelt man am Anfang und am Ende der Brücke über eine Dehnfuge, die dort...

Im Focus: Eine Frage der Dynamik

Die meisten Ionenkanäle lassen nur eine ganz bestimmte Sorte von Ionen passieren, zum Beispiel Natrium- oder Kaliumionen. Daneben gibt es jedoch eine Reihe von Kanälen, die für beide Ionensorten durchlässig sind. Wie den Eiweißmolekülen das gelingt, hat jetzt ein Team um die Wissenschaftlerin Han Sun (FMP) und die Arbeitsgruppe von Adam Lange (FMP) herausgefunden. Solche nicht-selektiven Kanäle besäßen anders als die selektiven eine dynamische Struktur ihres Selektivitätsfilters, berichten die FMP-Forscher im Fachblatt Nature Communications. Dieser Filter könne zwei unterschiedliche Formen ausbilden, die jeweils nur eine der beiden Ionensorten passieren lassen.

Ionenkanäle sind für den Organismus von herausragender Bedeutung. Wenn zum Beispiel Sinnesreize wahrgenommen, ans Gehirn weitergeleitet und dort verarbeitet...

Im Focus: In best circles: First integrated circuit from self-assembled polymer

For the first time, a team of researchers at the Max-Planck Institute (MPI) for Polymer Research in Mainz, Germany, has succeeded in making an integrated circuit (IC) from just a monolayer of a semiconducting polymer via a bottom-up, self-assembly approach.

In the self-assembly process, the semiconducting polymer arranges itself into an ordered monolayer in a transistor. The transistors are binary switches used...

Im Focus: Erste integrierte Schaltkreise (IC) aus Plastik

Erstmals ist es einem Forscherteam am Max-Planck-Institut (MPI) für Polymerforschung in Mainz gelungen, einen integrierten Schaltkreis (IC) aus einer monomolekularen Schicht eines Halbleiterpolymers herzustellen. Dies erfolgte in einem sogenannten Bottom-Up-Ansatz durch einen selbstanordnenden Aufbau.

In diesem selbstanordnenden Aufbauprozess ordnen sich die Halbleiterpolymere als geordnete monomolekulare Schicht in einem Transistor an. Transistoren sind...

Im Focus: Quantenbits per Licht übertragen

Physiker aus Princeton, Konstanz und Maryland koppeln Quantenbits und Licht

Der Quantencomputer rückt näher: Neue Forschungsergebnisse zeigen das Potenzial von Licht als Medium, um Informationen zwischen sogenannten Quantenbits...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Digitalisierung auf dem Prüfstand: Hochkarätige Konferenz zu Empowerment in der agilen Arbeitswelt

20.02.2018 | Veranstaltungen

Aachener Optiktage: Expertenwissen in zwei Konferenzen für die Glas- und Kunststoffoptikfertigung

19.02.2018 | Veranstaltungen

Konferenz "Die Mobilität von morgen gestalten"

19.02.2018 | Veranstaltungen

VideoLinks
Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

Highlight der Halbleiter-Forschung

20.02.2018 | Physik Astronomie

Wie verbessert man die Nahtqualität lasergeschweißter Textilien?

20.02.2018 | Materialwissenschaften

Der Bluthochdruckschalter in der Nebenniere

20.02.2018 | Biowissenschaften Chemie

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics