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 Eine Teleskopschiene für Nanomaschinen
20.04.2018 | Max-Planck-Institut für Intelligente Systeme, Standort Stuttgart, Stuttgart

nachricht Künstlicher Leberfleck als Frühwarnsystem
19.04.2018 | Eidgenössische Technische Hochschule Zürich (ETH Zürich)

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: Software mit Grips

Ein computergestütztes Netzwerk zeigt, wie die Ionenkanäle in der Membran von Nervenzellen so verschiedenartige Fähigkeiten wie Kurzzeitgedächtnis und Hirnwellen steuern können

Nervenzellen, die auch dann aktiv sind, wenn der auslösende Reiz verstummt ist, sind die Grundlage für ein Kurzzeitgedächtnis. Durch rhythmisch aktive...

Im Focus: Der komplette Zellatlas und Stammbaum eines unsterblichen Plattwurms

Von einer einzigen Stammzelle zur Vielzahl hochdifferenzierter Körperzellen: Den vollständigen Stammbaum eines ausgewachsenen Organismus haben Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler aus Berlin und München in „Science“ publiziert. Entscheidend war der kombinierte Einsatz von RNA- und computerbasierten Technologien.

Wie werden aus einheitlichen Stammzellen komplexe Körperzellen mit sehr unterschiedlichen Funktionen? Die Differenzierung von Stammzellen in verschiedenste...

Im Focus: Spider silk key to new bone-fixing composite

University of Connecticut researchers have created a biodegradable composite made of silk fibers that can be used to repair broken load-bearing bones without the complications sometimes presented by other materials.

Repairing major load-bearing bones such as those in the leg can be a long and uncomfortable process.

Im Focus: Verbesserte Stabilität von Kunststoff-Leuchtdioden

Polymer-Leuchtdioden (PLEDs) sind attraktiv für den Einsatz in großflächigen Displays und Lichtpanelen, aber ihre begrenzte Stabilität verhindert die Kommerzialisierung. Wissenschaftler aus dem Max-Planck-Institut für Polymerforschung (MPIP) in Mainz haben jetzt die Ursachen der Instabilität aufgedeckt.

Bildschirme und Smartphones, die gerollt und hochgeklappt werden können, sind Anwendungen, die in Zukunft durch die Entwicklung von polymerbasierten...

Im Focus: Writing and deleting magnets with lasers

Study published in the journal ACS Applied Materials & Interfaces is the outcome of an international effort that included teams from Dresden and Berlin in Germany, and the US.

Scientists at the Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (HZDR) together with colleagues from the Helmholtz-Zentrum Berlin (HZB) and the University of Virginia...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Internationale Konferenz zur Digitalisierung

19.04.2018 | Veranstaltungen

124. Internistenkongress in Mannheim: Internisten rücken Altersmedizin in den Fokus

19.04.2018 | Veranstaltungen

DFG unterstützt Kongresse und Tagungen - Juni 2018

17.04.2018 | Veranstaltungen

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

Grösster Elektrolaster der Welt nimmt Arbeit auf

20.04.2018 | Interdisziplinäre Forschung

Bilder magnetischer Strukturen auf der Nano-Skala

20.04.2018 | Physik Astronomie

Kieler Forschende entschlüsseln neuen Baustein in der Entwicklung des globalen Klimas

20.04.2018 | Geowissenschaften

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