Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Wenn die zelluläre Müllabfuhr gestört ist – MDC- und FMP-Forscher zum Knochenabbau

26.05.2014

Haben Proteine ihre Aufgaben im Organismus erfüllt, werden sie abgebaut. Das geschieht in winzigen Organellen der Körperzellen, den Lysosomen.

Eine wichtige Rolle bei dieser zellulären Müllabfuhr spielt der Transport und Austausch von Ionen. Ist dieser Prozess gestört, können schwere Erkrankungen die Folge sein. Eine davon ist die Osteopetrose, bei der die Knochen nicht mehr abgebaut werden und deshalb verkalken. Jetzt haben Dr. Stefanie Weinert und Prof. Thomas Jentsch vom Max-Delbrück-Centrum (MDC) Berlin-Buch/Leibniz-Institut für Molekulare Pharmakologie (FMP) eine weitere Funktion beim Ionentransport- und Austausch entdeckt, die entscheidend für den Knochenabbau ist (EMBO Reports)*.


1. Normal 2. Kein CIC-7: schwere Verkalkung, Fell grau 3. ClC-7 mutiert: Ionentransport, kein Protonenaustausch, leichte Verkalkung, Fell braun; 4. ClC-7 ohne Funktion:schwere Verkalkung,Fell braun

(Graphik: Stefanie Weinert/Copyright: MDC/FMP)

Im Mittelpunkt ihrer Untersuchung steht der Chlorid/Protonen-Austauscher ClC-7. Dieses Protein kommt in den Lysosomen nahezu aller Körperzellen vor. Normalerweise sorgt ClC-7 (samt seiner Untereinheit Ostm1) dafür, dass Chloridionen (negativ geladene Teilchen) in die Lysosomen einströmen und positive geladene Wasserstoffionen herausströmen, um ein Ladungsgleichgewicht aufzubauen.

Fehlt ClC-7, entsteht beim Menschen, sowie bei Rindern und Mäusen Osteopetrose, weil das Gleichgewicht zwischen knochenaufbauenden Zellen (Osteoblasten) und knochenabbauenden Zellen (Osteoklasten) aus dem Ruder gelaufen ist. Die Osteoklasten sind nicht mehr funktionstüchtig, die Knochen verkalken und werden brüchig. Bei Mäusen verursacht der gestörte Proteinabbau zusätzlich im Gehirn degenerative Veränderungen. Hinzu kommt eine Speicherkrankheit, weil die zellulären Mülleimer, die Lysosomen, nicht mehr geleert werden. Verblüffenderweise führt die Störung auch dazu, dass das ursprünglich braune Fell der Mäuse grau wird.

Um zu verstehen, was hinter der Veränderung der Fellfarbe bei den Mäusen steckt, bei denen ClC-7 gänzlich fehlt, entwickelten die Forscher ein Mausmodell, bei dem ClC-7 zwar vorhanden ist, aber keine Transportfunktion hat, das heißt, weder Chloridionentransport noch Protonenaustausch werden in den Lysosomen bewerkstelligt, jedoch Ostm1 und weitere bisher nicht identifizierte Proteine können weiterhin mit dem inaktiven ClC-7 Protein interagieren. Diese Mäuse haben eine schwere Osteopetrose, aber weniger neurodegenerative Schäden, und sie behalten auch ihr braunes Fell.

Mäuse, bei denen ClC-7 dahingehend mutiert ist, dass das Protein nur den Chloridionentransport gewährleistet, nicht aber den Protonenaustausch, dennoch wie das inaktive ClC-7 mit anderen Proteinen interagieren kann, haben nur eine leichte Form der Osteopetrose und sie behalten auch ihre braune Fellfarbe. Die Forscher vermuten, dass das mutierte ClC-7 die benötigte Ausgleichsladung für die Funktion der Osteoklasten zumindest zum Teil bereitstellen kann.

Mit ihrer Untersuchung haben die Forscher jetzt gezeigt, dass sowohl fehlende Protein-Protein-Interaktionen als auch Ionentransport in Körperzellen als Ursache von Krankheiten, die mit ClC-7 zusammenhängen, betrachtet werden müssen. Um nicht an einer starken Form der Osteopetrose zu erkranken, muss ein Ionentransport stattfinden. Für die normale Fellfarbe hingegen sind Protein-Protein-Interaktionen essentiell und nicht der Ionentransport durch ClC-7.

*Transport activity and presence of ClC‐7/Ostm1 complex account for different cellular functions

Stefanie Weinert1,2, Sabrina Jabs1,2, Svea Hohensee1, Wing Lee Chan3,4, Uwe Kornak3,4 and Thomas J Jentsch*,1,2,5
1Leibniz‐Institut für Molekulare Pharmakologie (FMP), Berlin, Germany
2Max‐Delbrück‐Centrum für Molekulare Medizin (MDC), Berlin, Germany
3Institut für Humangenetik, Charité Universitätsmedizin Berlin, Berlin, Germany
4Max‐Planck‐Institut für Molekulare Genetik, Berlin, Germany
5Neurocure Cluster of Excellence, Charité Universitätsmedizin Berlin, Berlin, Germany
Embo Reports, DOI: 10.15252/embr.201438553

Kontakt:
Barbara Bachtler
Pressestelle
Max-Delbrück-Centrum für Molekulare Medizin (MDC) Berlin-Buch
in der Helmholtz-Gemeinschaft
Robert-Rössle-Straße 10
13125 Berlin
Tel.: +49 (0) 30 94 06 - 38 96
Fax: +49 (0) 30 94 06 - 38 33
e-mail: presse@mdc-berlin.de
http://www.mdc-berlin.de/

Silke Oßwald
Pressestelle
Leibniz-Institut für Molekulare Pharmakologie
im Forschungsverbund Berlin e.V. (FMP)
Robert-Rössle-Str. 10
13125 Berlin
Tel.: +49-30-94793-104
e-Mail: osswald@fmp-berlin.de
http://www.fmp-berlin.info/de/home.html

Barbara Bachtler | Max-Delbrück-Centrum

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