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 Kostformen im Vergleich: Für Menschen mit Diabetes ist die Mittelmeer-Diät besonders gut geeignet
19.01.2018 | Deutsches Institut für Ernährungsforschung Potsdam-Rehbrücke

nachricht Vielversprechender Malaria-Wirkstoff erprobt
19.01.2018 | Eberhard Karls Universität Tübingen

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: Maschinelles Lernen im Quantenlabor

Auf dem Weg zum intelligenten Labor präsentieren Physiker der Universitäten Innsbruck und Wien ein lernfähiges Programm, das eigenständig Quantenexperimente entwirft. In ersten Versuchen hat das System selbständig experimentelle Techniken (wieder)entdeckt, die heute in modernen quantenoptischen Labors Standard sind. Dies zeigt, dass Maschinen in Zukunft auch eine kreativ unterstützende Rolle in der Forschung einnehmen könnten.

In unseren Taschen stecken Smartphones, auf den Straßen fahren intelligente Autos, Experimente im Forschungslabor aber werden immer noch ausschließlich von...

Im Focus: Artificial agent designs quantum experiments

On the way to an intelligent laboratory, physicists from Innsbruck and Vienna present an artificial agent that autonomously designs quantum experiments. In initial experiments, the system has independently (re)discovered experimental techniques that are nowadays standard in modern quantum optical laboratories. This shows how machines could play a more creative role in research in the future.

We carry smartphones in our pockets, the streets are dotted with semi-autonomous cars, but in the research laboratory experiments are still being designed by...

Im Focus: Fliegen wird smarter – Kommunikationssystem LYRA im Lufthansa FlyingLab

• Prototypen-Test im Lufthansa FlyingLab
• LYRA Connect ist eine von drei ausgewählten Innovationen
• Bessere Kommunikation zwischen Kabinencrew und Passagieren

Die Zukunft des Fliegens beginnt jetzt: Mehrere Monate haben die Finalisten des Mode- und Technologiewettbewerbs „Telekom Fashion Fusion & Lufthansa FlyingLab“...

Im Focus: Ein Atom dünn: Physiker messen erstmals mechanische Eigenschaften zweidimensionaler Materialien

Die dünnsten heute herstellbaren Materialien haben eine Dicke von einem Atom. Sie zeigen völlig neue Eigenschaften und sind zweidimensional – bisher bekannte Materialien sind dreidimensional aufgebaut. Um sie herstellen und handhaben zu können, liegen sie bislang als Film auf dreidimensionalen Materialien auf. Erstmals ist es Physikern der Universität des Saarlandes um Uwe Hartmann jetzt mit Forschern vom Leibniz-Institut für Neue Materialien gelungen, die mechanischen Eigenschaften von freitragenden Membranen atomar dünner Materialien zu charakterisieren. Die Messungen erfolgten mit dem Rastertunnelmikroskop an Graphen. Ihre Ergebnisse veröffentlichen die Forscher im Fachmagazin Nanoscale.

Zweidimensionale Materialien sind erst seit wenigen Jahren bekannt. Die Wissenschaftler André Geim und Konstantin Novoselov erhielten im Jahr 2010 den...

Im Focus: Forscher entschlüsseln zentrales Reaktionsprinzip von Metalloenzymen

Sogenannte vorverspannte Zustände beschleunigen auch photochemische Reaktionen

Was ermöglicht den schnellen Transfer von Elektronen, beispielsweise in der Photosynthese? Ein interdisziplinäres Forscherteam hat die Funktionsweise wichtiger...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Kongress Meditation und Wissenschaft

19.01.2018 | Veranstaltungen

LED Produktentwicklung – Leuchten mit aktuellem Wissen

18.01.2018 | Veranstaltungen

6. Technologie- und Anwendungsdialog am 18. Januar 2018 an der TH Wildau: „Intelligente Logistik“

18.01.2018 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Rittal vereinbart mit dem Betriebsrat von RWG Sozialplan - Zukunftsorientierter Dialog führt zur Einigkeit

19.01.2018 | Unternehmensmeldung

Open Science auf offener See

19.01.2018 | Geowissenschaften

Original bleibt Original - Neues Produktschutzverfahren für KFZ-Kennzeichenschilder

19.01.2018 | Informationstechnologie