Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Das große Fressen: Mainzer Wissenschaftler identifizieren neuen Faktor der Autophagie

04.02.2015

Neurodegenerative Erkrankungen wie die Alzheimer-Krankheit sind vielfach durch Proteinablagerungen im Gehirn gekennzeichnet. Diese bestehen aus fehlerhaften, unlöslichen Proteinen, die weder ihre Funktion erfüllen noch von der Zelle abgebaut werden können.

 Der Arbeitsgruppe um Univ.-Prof. Dr. Christian Behl vom Institut für Pathobiochemie der Universitätsmedizin Mainz ist es jetzt gelungen, mit dem sogenannten RAB3GAP-Komplex einen neuen Faktor zu identifizieren, der den Abbau von Proteinen beeinflusst. Die Wissenschaftler konnten ihn der Autophagie zuordnen, einem Prozess, in dem die Zelle eigene Bestandteile in ihre Komponenten zerlegt, um sie unschädlich zu machen und wiederzuverwerten.


„Der nur 1 mm große, durchsichtige Fadenwurm Caenorhabditis elegans zeichnet sich unter anderem durch eine kurze Generationszeit und genau festgelegte Zellzahl aus und dient als Modellorganismus

Dr. Andreas Kern, Institut für Pathobiochemie der Universitätsmedizin Mainz

Aus den Erkenntnissen ergeben sich neue Ansatzpunkte, um therapeutische und präventive Konzepte gegen neurodegenerative Erkrankungen entwickeln zu können. Ihre Forschungsergebnisse hat die Arbeitsgruppe jetzt in der Fachzeitschrift „Autophagy“ veröffentlicht.

Das Team um Professor Behl und Dr. Andreas Kern konnte zeigen, dass der RAB3GAP-Komplex den Abbauprozess von Proteinen entscheidend beeinflusst, indem er einen bedeutenden Faktor des zellulären Autophagie-Netzwerks darstellt. Autophagie (abgeleitet von den griechischen Begriffen für „selbst“ und „fressen“) bezeichnet einen Prozess, bei dem die Zelle eigene Bestandteile „verdaut“ – dies können überzählige oder geschädigte Organellen wie Mitochondrien sein, eingedrungene Erreger (Viren, Bakterien) oder zytoplasmatische Makromoleküle.

Die Autophagie dient zum einen dem „Recycling“ von Zellbausteinen und dem Energiegewinn, wird aber auch gezielt in Stresssituationen aktiviert. „Der kontrollierte Proteinabbau durch die Autophagie ist eine zentrale Säule der Proteinhomöostase, des komplexen Zusammenspiels von Synthese, Faltung und Abbau von Proteinen. Indem wir neue Faktoren dieses Prozesses identifiziert haben, konnten wir unser Verständnis für altersabhängige Störungen erweitern“, stellt Professor Behl fest.

Konkret fanden die Pathobiochemiker heraus, dass der RAB3GAP-Komplex die Bildung autophagischer Vesikel unterstützt. Dabei handelt es sich um Bläschen mit einer Lipid (Fett)-Hülle, die die abzubauenden Substrate in ihr Inneres einschließen. Die autophagischen Vesikel verschmelzen dann mit Lysosomen, einfachen Zellorganellen, die Verdauungsenzyme enthalten und die Substrate in ihre Bestandteile zerlegen.

„Damit sich autophagische Vesikel bilden können, braucht es Lipidmembranen, deren Verfügbarkeit die Zelle gewährleisten muss. Unsere Entdeckung legt nahe, dass der RAB3GAP-Komplex Lipide rekrutiert, die für den Abbau von Proteinen mittels Autophagie benötigt werden“, sagt Dr. Andreas Kern vom Institut für Pathobiochemie, der die Experimente federführend leitete.

Bislang war nur bekannt, dass der RAB3GAP-Komplex für die Regulation der RAB GTPase RAB3 wichtig ist und den Vesikeltransport an den Kontaktstellen zwischen den Nervenzellen, den Synapsen, beeinflusst. Die nun aufgezeigte duale Funktionalität des Komplexes ist besonders im Hinblick auf Erkrankungen des Nervensystems von besonderer Bedeutung.

Die Entdeckung der Mainzer Wissenschaftler basiert auf Experimenten mit dem Fadenwurm C. elegans, der als vereinfachtes Modell u.a. für das menschliche Nervensystem herangezogen wird. In C. elegans haben die Biochemiker circa 2.500 Gene mittels spezieller molekularbiologischer Methoden gezielt einzeln ausgeschaltet und die Effekte auf die Proteinaggregation analysiert. Den Wissenschaftlern gelang es so, zahlreiche Gene zu identifizieren, deren „Abschalten“ zu einer verstärkten Proteinablagerung führte. Die genaue Analyse der Funktion erfolgte dann in humanen Kulturzellen.

Die Arbeitsgruppe von Professor Behl konnte zudem zeigen, dass die positive Modulation der Autophagie durch den RAB3GAP-Komplex einem bereits bekannten negativen Autophagie-Regulator entgegenwirkt. „Unsere Hypothese ist, dass die Balance der beiden entgegengesetzt wirkenden Moleküle die autophagische Gesamtaktivität von Zellen bestimmt. Wir glauben, dass wir nicht nur dem Verständnis des Prozesses der Autophagie näher gekommen sind. Vielmehr sehen wir die Chance, mit seiner gezielten Modulation neue Ansatzpunkte für die Therapie und die Prävention neurodegenerativer Erkrankungen entwickeln zu können“, so Professor Behl.

An dem langjährigen Forschungsprojekt waren neben den Mainzer Wissenschaftlern auch Biochemiker der Goethe-Universität Frankfurt beteiligt. Es wurde auf breiter Ebene von der Alzheimer Forschung Initiative e.V., der Deutschen Forschungsgemeinschaft – unter anderem im Rahmen des Sonderforschungsbereichs „Molekulare und zelluläre Mechanismen neuronaler Homöostase“ (SFB 1080) –, dem Europäischen Forschungsrat und mehreren Stiftungen unterstützt.

Originalpublikation:
Spang N, Feldmann A, Huesmann H, Bekbulat F, Schmitt V, Hiebel C, Koziollek-Drechsler I, Clement AM, Moosmann B, Jung J, Behrends C, Dikic I, Kern A, Behl C.RAB3GAP1 and RAB3GAP2 modulate basal and rapamycin-induced autophagy. Autophagy. 2014; 10(12):2297-309. doi: 10.4161/15548627.2014.994359.
http://www.tandfonline.com/doi/full/10.4161/15548627.2014.994359#tabModule

Kontakt
Univ.-Prof. Dr. rer. nat. Christian Behl
Direktor des Instituts für Pathobiochemie
Universitätsmedizin der Johannes Gutenberg-Universität Mainz
Duesbergweg 6, 55099 Mainz, Telefon 06131 39 25890, Fax 06131 39 25792
E-Mail: cbehl@uni-mainz.de
http://www.unimedizin-mainz.de/pathobiochemie

Dr. Christine Ziegler
Institut für Pathobiochemie
Universitätsmedizin der Johannes Gutenberg-Universität Mainz
Telefon 06131 39 24552, E-Mail: christine.ziegler@uni-mainz.de

Pressekontakt
Oliver Kreft, Stabsstelle Kommunikation und Presse Universitätsmedizin Mainz,
Telefon 06131 17-7424, Fax 06131 17-3496, E-Mail: pr@unimedizin-mainz.de

Über die Universitätsmedizin der Johannes Gutenberg-Universität Mainz
Die Universitätsmedizin der Johannes Gutenberg-Universität Mainz ist die einzige medizinische Einrichtung der Supramaximalversorgung in Rheinland-Pfalz und ein international anerkannter Wissenschaftsstandort. Sie umfasst mehr als 60 Kliniken, Institute und Abteilungen, die fächerübergreifend zusammenarbeiten. Hochspezialisierte Patientenversorgung, Forschung und Lehre bilden in der Universitätsmedizin Mainz eine untrennbare Einheit. Rund 3.300 Studierende der Medizin und Zahnmedizin werden in Mainz ausgebildet. Mit rund 7.500 Mitarbeiterinnen und Mitarbeitern ist die Universitätsmedizin zudem einer der größten Arbeitgeber der Region und ein wichtiger Wachstums- und Innovationsmotor.

Weitere Informationen im Internet unter www.unimedizin-mainz.de

Oliver Kreft | idw - Informationsdienst Wissenschaft

Weitere Berichte zu: Entdeckung Fressen Modulation Pathobiochemie Vesikel Zelle

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Medizin Gesundheit:

nachricht Vitamin-Mangel, der Kampf gegen die Antriebslosigkeit und Nahrung für die Nerven
08.12.2016 | PhytoDoc Ltd.

nachricht Entschlüsselung von Kommunikationswegen zwischen Tumor- und Immunzellen beim Eierstockkrebs
06.12.2016 | Wilhelm Sander-Stiftung

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Medizin Gesundheit >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

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

Im Focus: Rätsel um Mott-Isolatoren gelöst

Universelles Verhalten am Mott-Metall-Isolator-Übergang aufgedeckt

Die Ursache für den 1937 von Sir Nevill Francis Mott vorhergesagten Metall-Isolator-Übergang basiert auf der gegenseitigen Abstoßung der gleichnamig geladenen...

Im Focus: Poröse kristalline Materialien: TU Graz-Forscher zeigt Methode zum gezielten Wachstum

Mikroporöse Kristalle (MOFs) bergen große Potentiale für die funktionalen Materialien der Zukunft. Paolo Falcaro von der TU Graz et al zeigen in Nature Materials, wie man MOFs gezielt im großen Maßstab wachsen lässt.

„Metal-organic frameworks“ (MOFs) genannte poröse Kristalle bestehen aus metallischen Knotenpunkten mit organischen Molekülen als Verbindungselemente. Dank...

Im Focus: Gravitationswellen als Sensor für Dunkle Materie

Die mit der Entdeckung von Gravitationswellen entstandene neue Disziplin der Gravitationswellen-Astronomie bekommt eine weitere Aufgabe: die Suche nach Dunkler Materie. Diese könnte aus einem Bose-Einstein-Kondensat sehr leichter Teilchen bestehen. Wie Rechnungen zeigen, würden Gravitationswellen gebremst, wenn sie durch derartige Dunkle Materie laufen. Dies führt zu einer Verspätung von Gravitationswellen relativ zu Licht, die bereits mit den heutigen Detektoren messbar sein sollte.

Im Universum muss es gut fünfmal mehr unsichtbare als sichtbare Materie geben. Woraus diese Dunkle Materie besteht, ist immer noch unbekannt. Die...

Im Focus: Significantly more productivity in USP lasers

In recent years, lasers with ultrashort pulses (USP) down to the femtosecond range have become established on an industrial scale. They could advance some applications with the much-lauded “cold ablation” – if that meant they would then achieve more throughput. A new generation of process engineering that will address this issue in particular will be discussed at the “4th UKP Workshop – Ultrafast Laser Technology” in April 2017.

Even back in the 1990s, scientists were comparing materials processing with nanosecond, picosecond and femtosesecond pulses. The result was surprising:...

Im Focus: Wie sich Zellen gegen Salmonellen verteidigen

Bioinformatiker der Goethe-Universität haben das erste mathematische Modell für einen zentralen Verteidigungsmechanismus der Zelle gegen das Bakterium Salmonella entwickelt. Sie können ihren experimentell arbeitenden Kollegen damit wertvolle Anregungen zur Aufklärung der beteiligten Signalwege geben.

Jedes Jahr sind Salmonellen weltweit für Millionen von Infektionen und tausende Todesfälle verantwortlich. Die Körperzellen können sich aber gegen die...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Firmen- und Forschungsnetzwerk Munitect tagt am IOW

08.12.2016 | Veranstaltungen

NRW Nano-Konferenz in Münster

07.12.2016 | Veranstaltungen

Wie aus reinen Daten ein verständliches Bild entsteht

05.12.2016 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Herz-Bindegewebe unter Strom

08.12.2016 | Biowissenschaften Chemie

Eine Extra-Sekunde zum neuen Jahr

08.12.2016 | Physik Astronomie

Wenn der Fluss krank ist – Fachseminar zu Gewässerökologie und Gewässerschutz

08.12.2016 | Seminare Workshops