Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Antizym steuert Polyamin-Synthese

05.10.2011
Genetiker beschreiben in „Nature“ ungewöhnlichen Regulationsmechanismus von Proteinen

Polyamine sind essentielle Stoffe für alle lebenden Organismen. Sie spielen auch eine wichtige Rolle bei Krebs und beim Altern. Doch bisher war noch nicht klar, wie ihre Produktion, die so genannte Biosynthese, in der Zelle kontrolliert wird.

Kölner Genetiker unter der Leitung von Professor Jürgen Dohmen vom Institut für Genetik haben nun einen neuartigen selbstregulierenden Mechanismus bei der Biosynthese von Polyaminen gefunden. Ein Antizym-Protein bildet schon während des Stadiums seiner Synthese den Sensor, der feststellt, ob ausreichend Polyamine vorhanden sind oder nicht. Gleichzeitig reguliert das Antizym entsprechend seine eigene Translation, seine Synthese durch Übersetzung aus dem genetischen Code.

Noch während seiner eigenen Herstellung spielt das Antizym so die Rolle des Sensors, der darüber entscheidet, ob es weiterproduziert wird oder nicht. Diese Methode der Selbstregulierung ist außergewöhnlich. „Dass die Antizyme direkt als Sensor auftreten und dann gleich auch die eigene Translation regulieren, ist das Neue dabei“, so Jürgen Dohmen. Die Genetiker vermuten, dass dieses System auch in anderen Fällen der Regulation von Biosyntheseprozessen vorkommt.

Die Identifizierung des Antizymproteins als den relevanten Polyaminsensor eröffnet neue Perspektiven zur Entwicklung von Substanzen mit deren Hilfe die Synthese vom Antizym hochreguliert und so der oft bei Krebszellen beobachteten hohen Polyaminsynthese entgegengewirkt werden könnte. Die Studie der Kölner Wissenschaftler ist ein Beitrag aus der Grundlagenforschung und wurde in der Ausgabe von „Nature“ vom 22. September 2011 veröffentlicht.

Polyamine (z.B. Spermidin und Spermin) sind mehrfach positiv geladene zelluläre Substanzen, so genannte Polykationen. Eine ihrer wichtigsten Funktionen ist die Neutralisation der negativen Ladungen in der Erbsubstanz, der DNS. Die Herstellung der Polyamine wird je nach Teilungsaktivität der Zellen genau der Nachfrage angepasst. Ein wichtiger Mitspieler in der Synthese der Polyamine ist das Protein Ornithin Decarboxylase (ODC). Die Regulation dieses Enzyms funktioniert über einen Gegenspieler: das Ornithin Decarboxylase-Antizym. Es bindet an die Ornithin Decarboxylase und führt dazu, dass sie abgebaut wird. Dadurch regelt dieses Antizym die Entstehung von Polyaminen.

Die Genetiker gingen der Frage nach, wie die Entstehung des Antizyms reguliert wird. Bekannt war, dass die Kontrolle der Synthese des Proteins sehr ungewöhnlich ist. Das Gen für dieses Antizym enthält in der Mitte der kodierenden Sequenz ein so genanntes Stopcodon – eine Bremse mitten im Code. Wenn das Ribosom, die Proteinfabrik der Zelle, beim Lesen der Boten-RNS (vom Gen abgeleitete Kopie) am Stopcodon anlangt, wird der gesamte Produktionsvorgang des Proteins, die so genannte Translation, normalerweise abgebrochen. Um das komplette Antizym zu synthetisieren, muss das Ribosom, das die Translation durchführt, über das Stopcodon weiterhüpfen, um das Protein komplett zu synthetisieren. Dieser Vorgang wird ribosomaler Leserastersprung genannt und ist vergleichsweise selten. Bekannt war, dass die Synthese des vollständigen Antizyms durch hohe Polyamin-Konzentrationen stimuliert wird. Das Antizym reguliert wiederum die Produktion von ODC runter. Die Synthese von Polyaminen wird gehemmt. Diese Rückkopplung führt zu einer ausgeglichenen Konzentration von Polyaminen in der Zelle. Vollkommen unklar war bisher, wie die Polyamine die Translation der durch das Stopcodon unterbrochenen Boten-RNS beeinflussen.

Die Genetiker fanden heraus, dass der eigentliche Sensor das entstehende Antizym-Protein selber ist. Während es translatiert wird, nimmt es verschiedene Konfirmationen ein, wobei die durch den Leserastersprung verursachte Pause eine wichtige Rolle spielt. Die bei geringer Polyamin-Konzentration vorliegende Konformation führt dazu, dass Ribosomen auf der Boten-RNS stehen bleiben. Bei einer hohen Konzentration binden die Polyamine an das entstehende Antizym-Protein und heben diese Blockade auf. So kann es zur vollständigen Synthese des Antizyms kommen, das wiederum die Polyaminsynthese hemmt: Ab einer gewissen Konzentration sorgen die Polyamine dadurch für eine eigene „Geburtenregulierung“.

Bei Rückfragen: Professor Dr. Jürgen Dohmen, 470- 4862, j.dohmen@uni-koeln.de

Verantwortlich: Dr. Patrick Honecker MBA – patrick.honecker@uni-koeln.de

Gabriele Rutzen | idw
Weitere Informationen:
http://www.uni-koeln.de

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Aus-Schalter für Nebenwirkungen
22.06.2018 | Max-Planck-Institut für Biochemie

nachricht Ein Fall von „Kiss and Tell“: Chromosomales Kissing wird fassbarer
22.06.2018 | Max-Delbrück-Centrum für Molekulare Medizin in der Helmholtz-Gemeinschaft

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Biowissenschaften Chemie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

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

Im Focus: Leichter abheben: Fraunhofer LBF entwickelt Flugzeugrad aus Faser-Kunststoff-Verbund

Noch mehr Reichweite oder noch mehr Nutzlast - das wünschen sich Fluggesellschaften für ihre Flugzeuge. Wegen ihrer hohen spezifischen Steifigkeiten und Festigkeiten kommen daher zunehmend leichte Faser-Kunststoff-Verbunde zum Einsatz. Bei Rümpfen oder Tragflächen sind permanent Innovationen in diese Richtung zu beobachten. Um dieses Innovationsfeld auch für Flugzeugräder zu erschließen, hat das Fraunhofer-Institut für Betriebsfestigkeit und Systemzuverlässigkeit LBF jetzt ein neues EU-Forschungsvorhaben gestartet. Ziel ist die Entwicklung eines ersten CFK-Bugrads für einen Airbus A320. Dabei wollen die Forscher ein Leichtbaupotential von bis zu 40 Prozent aufzeigen.

Faser-Kunststoff-Verbunde sind in der Luftfahrt bei zahlreichen Bauteilen bereits das Material der Wahl. So liegt beim Airbus A380 der Anteil an...

Im Focus: IT-Sicherheit beim autonomen Fahren

FH St. Pölten entwickelt neue Methode für sicheren Informationsaustausch zwischen Fahrzeugen mittels Funkdaten

Neue technische Errungenschaften wie das Internet der Dinge oder die direkte drahtlose Kommunikation zwischen Objekten erhöhen den Bedarf an effizienter...

Im Focus: Innovative Handprothesensteuerung besteht Alltagstest

Selbstlernende Steuerung für Handprothesen entwickelt. Neues Verfahren lässt Patienten natürlichere Bewegungen gleichzeitig in zwei Achsen durchführen. Forscher der Universitätsmedizin Göttingen (UMG) veröffentlichen Studie im Wissenschaftsmagazin „Science Robotics“ vom 20. Juni 2018.

Motorisierte Handprothesen sind mittlerweile Stand der Technik bei der Versorgung von Amputationen an der oberen Extremität. Bislang erlauben sie allerdings...

Im Focus: Temperaturgesteuerte Faser-Lichtquelle mit flüssigem Kern

Die moderne medizinische Bildgebung und neue spektroskopische Verfahren benötigen faserbasierte Lichtquellen, die breitbandiges Laserlicht im nahen und mittleren Infrarotbereich erzeugen. Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler des Leibniz-Instituts für Photonische Technologien Jena (Leibniz-IPHT) zeigen in einer aktuellen Veröffentlichung im renommierten Fachblatt Optica, dass sie die optischen Eigenschaften flüssigkeitsgefüllter Fasern und damit die Bandbreite des Laserlichts gezielt über die Umgebungstemperatur steuern können.

Das Besondere an den untersuchten Fasern ist ihr Kern. Er ist mit Kohlenstoffdisulfid gefüllt - einer flüssigen chemischen Verbindung mit hoher optischer...

Im Focus: Temperature-controlled fiber-optic light source with liquid core

In a recent publication in the renowned journal Optica, scientists of Leibniz-Institute of Photonic Technology (Leibniz IPHT) in Jena showed that they can accurately control the optical properties of liquid-core fiber lasers and therefore their spectral band width by temperature and pressure tuning.

Already last year, the researchers provided experimental proof of a new dynamic of hybrid solitons– temporally and spectrally stationary light waves resulting...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Leben im Plastikzeitalter: Wie ist ein nachhaltiger Umgang mit Plastik möglich?

21.06.2018 | Veranstaltungen

Kongress BIO-raffiniert X – Neue Wege in der Nutzung biogener Rohstoffe?

21.06.2018 | Veranstaltungen

DFG unterstützt Kongresse und Tagungen im August 2018

20.06.2018 | Veranstaltungen

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

Leichter abheben: Fraunhofer LBF entwickelt Flugzeugrad aus Faser-Kunststoff-Verbund

22.06.2018 | Materialwissenschaften

Lernen und gleichzeitig Gutes tun? Baufritz macht‘s möglich!

22.06.2018 | Unternehmensmeldung

GFOS und skip Institut entwickeln gemeinsam Prototyp für Augmented Reality App für die Produktion

22.06.2018 | Unternehmensmeldung

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