Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Regulation von HIF-1alpha bei Immunprozessen

15.10.2012
Wissenschaftler der Universitätskliniken Jena, Charité, Regensburg und von der HU Berlin konnten neue Genregulationsmechanismen für den Hypoxie-induzierten Faktor HIF-1alpha aufklären, der in den Zellen die Anpassungsprozesse auf Sauerstoffunterversorgung vermittelt.

Dabei zeigten sie mit Hilfe systembiologischer und molekularbiologischer Ansätze, wie die Produktion von HIF-1alpha auch unter normalen Sauerstoffbedingungen vom Regulationsfaktor Tristetraprolin (TTP) beeinflusst wird und sich auf die Bildung von Immunzellen auswirkt. Die jetzt veröffentlichten Ergebnisse sind auch für eine zukünftig mögliche therapeutische Beeinflussung von HIF-1 relevant.

Die Entschlüsselung des menschlichen Genoms vor knapp zehn Jahren hat die Biomediziner im Verständnis der Funktionsweise des menschlichen Organismus vorangebracht – und vor unzählige neue Fragen gestellt. Denn die Übersetzung der genetischen Information in die Produktion von Wachstumsfaktoren, Zellbausteinen oder Signalproteinen verläuft nicht starr mechanistisch wie ein ISO-zertifizierter Produktionsprozess. Sie wird vielmehr von einer Vielzahl von Nebenbedingungen beeinflusst, damit sich der Körper optimal an die Umgebung und Umweltbedingungen anpasst.

Der Hypoxie-induzierte Faktor HIF-1alpha ist ein solcher Genregulationsfaktor: Ausgelöst von Sauerstoffmangel kann das Protein an DNA binden, so die Produktion der darin verschlüsselten Proteine regulieren und damit eine Vielzahl von Zellprozessen wie z.B. Bluttransport, die Bildung roter Blutkörperchen oder neuer Gefäße beeinflussen. Das Ziel dabei ist, den Sauerstoffmangel kurz- oder auch langfristig zu kompensieren. „Aber auch unter normalen Sauerstoffbedingungen greift HIF-1alpha beispielsweise in Immunprozesse ein; wie und warum ist kaum untersucht“, so Professor Ralf Mrowka, Leiter der Arbeitsgruppe Experimentelle Nephrologie an der Klinik für Innere Medizin III des Jenaer Uniklinikums.

Systembiologische und biochemische Methoden

Bei der Suche nach potentiellen Regulationsfaktoren und Mechanismen bedienten sich die Jenaer Wissenschaftler zusammen mit Biochemikern und Systembiologen von der Charité, dem Uniklinikum Regensburg und der Humboldt-Uni Berlin sehr unterschiedlicher Methoden. „Beim Datenbankvergleich der Genome von 15 Wirbeltieren fiel uns auf der DNA für den Faktor HIF-1alpha ein Abschnitt auf, der während der Evolution über Jahrmillionen nahezu identisch erhalten geblieben war, also eine sehr wichtige Funktion haben muss. Da der Abschnitt keine Information für das Protein selbst enthält, konnte er nur eine zentrale Rolle bei der Regulation der HIF-1alpha-Produktion spielen“, beschreibt Mrowka das detektivische Vorgehen. In einer weiteren systembiologischen Analyse identifizierten die Wissenschaftler dann Tristetraprolin (TTP) als denjenigen Faktor, der an den erhaltenen DNA-Abschnitt anbindet und so in die HIF-1alpha-Produktion eingreift.

Um diese im Zellkultur-Experiment beobachteten Zusammenhänge aufzuklären, verließen die Wissenschaftler das Labor zunächst und verglichen drei verschiedene mögliche Regulationsszenarien anhand mathematischer Modelle. Das wahrscheinlichste ließ sich dann wieder mit weiteren molekularbiologischen Tests bestätigen: Es hängt von der Phosphorylierung, dem Anbinden von Phosphatgruppen an TTP ab, wie dieser Faktor die Produktion von HIF-1alpha beeinflusst.

Regulierung von HIF-1alpha bei Gefäßneubildung und Tumorwachstum

Diesen komplexen mehrstufigen Regulationsmechanismus konnten die Forscher um Professor Mrowka dann in einem konkreten physiologischen Modell schrittweise mitverfolgen: „TTP ist ein wichtiger Faktor für die Aktivierung von HIF-1alpha bei der Ausdifferenzierung von Immunzellen. Damit verstehen wir einige Regeln mehr, nach denen HIF-1alpha bei Gefäßneubildung und Tumorwachstum agiert und die sich künftig vielleicht zur Behandlung von Krebs- oder Herz-Kreislauf-Erkrankungen beeinflussen lassen.“

Originalliteratur:
M. Fähling et al. Multilevel regulation of HIF-1alpha signaling by TTP, 2012, Molecular Biology of the Cell, doi:10.1091/mbc.E11-11-0949

http://www.molbiolcell.org/content/early/2012/08/20/mbc.E11-11-0949.abstract#

Kontakt:
Prof. Dr. Ralf Mrowka
Experimentelle Nephrologie, Klinik für Innere Medizin III, Universitätsklinikum Jena
Tel: 03641/9396600
E-Mail: Ralf.Mrowka[at]med.uni-jena.de

Dr. Uta von der Gönna | idw
Weitere Informationen:
http://www.uni-jena.de

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Medizin Gesundheit:

nachricht Sicher und gesund arbeiten mit Datenbrillen
13.01.2017 | Bundesanstalt für Arbeitsschutz und Arbeitsmedizin

nachricht Vorhersage entlastet das Gehirn
13.01.2017 | Philipps-Universität Marburg

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: Mit solaren Gebäudehüllen Architektur gestalten

Solarthermie ist in der breiten Öffentlichkeit derzeit durch dunkelblaue, rechteckige Kollektoren auf Hausdächern besetzt. Für ästhetisch hochwertige Architektur werden Technologien benötigt, die dem Architekten mehr Gestaltungsspielraum für Niedrigst- und Plusenergiegebäude geben. Im Projekt »ArKol« entwickeln Forscher des Fraunhofer ISE gemeinsam mit Partnern aktuell zwei Fassadenkollektoren für solare Wärmeerzeugung, die ein hohes Maß an Designflexibilität erlauben: einen Streifenkollektor für opake sowie eine solarthermische Jalousie für transparente Fassadenanteile. Der aktuelle Stand der beiden Entwicklungen wird auf der BAU 2017 vorgestellt.

Im Projekt »ArKol – Entwicklung von architektonisch hoch integrierten Fassadekollektoren mit Heat Pipes« entwickelt das Fraunhofer ISE gemeinsam mit Partnern...

Im Focus: Designing Architecture with Solar Building Envelopes

Among the general public, solar thermal energy is currently associated with dark blue, rectangular collectors on building roofs. Technologies are needed for aesthetically high quality architecture which offer the architect more room for manoeuvre when it comes to low- and plus-energy buildings. With the “ArKol” project, researchers at Fraunhofer ISE together with partners are currently developing two façade collectors for solar thermal energy generation, which permit a high degree of design flexibility: a strip collector for opaque façade sections and a solar thermal blind for transparent sections. The current state of the two developments will be presented at the BAU 2017 trade fair.

As part of the “ArKol – development of architecturally highly integrated façade collectors with heat pipes” project, Fraunhofer ISE together with its partners...

Im Focus: Mit Bindfaden und Schere - die Chromosomenverteilung in der Meiose

Was einmal fest verbunden war sollte nicht getrennt werden? Nicht so in der Meiose, der Zellteilung in der Gameten, Spermien und Eizellen entstehen. Am Anfang der Meiose hält der ringförmige Proteinkomplex Kohäsin die Chromosomenstränge, auf denen die Bauanleitung des Körpers gespeichert ist, zusammen wie ein Bindfaden. Damit am Ende jede Eizelle und jedes Spermium nur einen Chromosomensatz erhält, müssen die Bindfäden aufgeschnitten werden. Forscher vom Max-Planck-Institut für Biochemie zeigen in der Bäckerhefe wie ein auch im Menschen vorkommendes Kinase-Enzym das Aufschneiden der Kohäsinringe kontrolliert und mit dem Austritt aus der Meiose und der Gametenbildung koordiniert.

Warum sehen Kinder eigentlich ihren Eltern ähnlich? Die meisten Zellen unseres Körpers sind diploid, d.h. sie besitzen zwei Kopien von jedem Chromosom – eine...

Im Focus: Der Klang des Ozeans

Umfassende Langzeitstudie zur Geräuschkulisse im Südpolarmeer veröffentlicht

Fast drei Jahre lang haben AWI-Wissenschaftler mit Unterwasser-Mikrofonen in das Südpolarmeer hineingehorcht und einen „Chor“ aus Walen und Robben vernommen....

Im Focus: Wie man eine 80t schwere Betonschale aufbläst

An der TU Wien wurde eine Alternative zu teuren und aufwendigen Schalungen für Kuppelbauten entwickelt, die nun in einem Testbauwerk für die ÖBB-Infrastruktur umgesetzt wird.

Die Schalung für Kuppelbauten aus Beton ist normalerweise aufwändig und teuer. Eine mögliche kostengünstige und ressourcenschonende Alternative bietet die an...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Aquakulturen und Fangquoten – was hilft gegen Überfischung?

16.01.2017 | Veranstaltungen

14. BF21-Jahrestagung „Mobilität & Kfz-Versicherung im Fokus“

12.01.2017 | Veranstaltungen

Leipziger Biogas-Fachgespräch lädt zum "Branchengespräch Biogas2020+" nach Nossen

11.01.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Weltweit erste Solarstraße in Frankreich eingeweiht

16.01.2017 | Energie und Elektrotechnik

Proteinforschung: Der Computer als Mikroskop

16.01.2017 | Biowissenschaften Chemie

Vermeintlich junger Stern entpuppt sich als galaktischer Greis

16.01.2017 | Physik Astronomie