Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Blinder Passagier mit Potenzial - Neues Molekül und neue Enzymfunktion für das Erkennen von DNS-Brüchen in Bakterien entdeckt

25.04.2008
Die genetische Information eines jeden Organismus muss intakt bleiben, sonst drohen Krebs und andere Erkrankungen. In höheren Organismen wird das genetische Material deshalb regelmäßig überprüft, und Schäden werden gegebenenfalls repariert. Schon länger gibt es Hinweise, dass auch in Bakterien das Erbgut entsprechend kontrolliert wird.

Ein Forscherteam der Ludwig-Maximilians-Universität (LMU) München um Professor Karl-Peter Hopfner hat nun die Kristallstruktur des dafür wichtigen Proteins DisA entschlüsselt.

Wie in der aktuellen Ausgabe der Fachzeitschrift "Molecular Cell" berichtet, erlebten sie dabei eine Überraschung: Gebunden an das Protein stießen sie nämlich auf ein bislang unbekanntes Molekül. Dieses c-di-AMP wird von DisA synthetisiert. "Das ist zum einen so interessant, weil man heutzutage ja nicht mehr oft solche Primärentdeckungen eines neuen Moleküls machen kann", sagt Hopfner.

"Zum anderen ist die Synthese von c-di-AMP durch DisA eine bislang unbekannte Enzymfunktion. Neben diesen beiden unerwarteten Ergebnissen lieferte die Kristallstruktur von DisA aber auch, was wir uns ursprünglich erhofft haben. Sie ließ uns nämlich erschließen, wie DisA DNA-Schäden aufspürt."

Checkpoints heißen die Zeitpunkte im Leben einer Zelle, in denen das Erbgut auf mögliche Schäden hin überprüft wird. Dies ist für Bakterien wichtig, etwa wenn das Erbgut verdoppelt wird, um an Tochterzellen weitergegeben zu werden.

Das Protein DisA spielt dabei eine entscheidende Rolle als eine Art Sensor: So lässt sich beobachten, dass dieses Molekül bestimmte Schäden an der DNA erkennt und daran bindet. Die Kristallstruktur von DisA zeigte dann, dass acht derartige Moleküle einen Komplex binden, der wiederum an das Erbgut andocken kann. DisA hatte aber auch eine unerwartete Aktivität als Enzym. Wie die Forscher zeigen konnten, synthetisiert DisA ein bislang unbekanntes Molekül, das in der Kristallstruktur mit gebunden war. Gemäß seiner Struktur heißt das neue Molekül "zyklisches di-Adenosinmonophosphat", kurz c-di-AMP.

Dieser unerwartete Fund erfüllt möglicherweise - so die ersten Hinweise - grundlegende Funktionen in Bakterien. "Erstaunlich wäre das nicht", so Dr. Gregor Witte und Sophia Hartung, die Erstautoren der Studie. "Das c-di-AMP ist nämlich nahe verwandt mit einem bereits bekannten Signalstoff des bakteriellen Stoffwechsels namens c-di-GMP, der zur Zeit von einigen Forschergruppen intensiv untersucht wird." Dieses Molekül ist außerordentlich wichtig bei einer ganzen Reihe von Prozessen. So kontrolliert es das Timing und das Ausmaß von komplexen Vorgängen wie etwa die Photosynthese oder die Bildung von Biofilmen - also Aggregate von Mikroorganismen, die unter anderem auch zu gefährlichen Infektionen führen können. Angesichts der Vielfalt an Funktionen, die c-di-GMP erfüllt, und der Verwandtschaft der beiden Moleküle, ist denkbar, dass auch c-di-AMP an der Regulation zahlreicher wichtiger zellulärer Prozesse beteiligt ist.

Möglicherweise geht es dabei um verschiedene Aspekte der DNA-Reparatur. "Unsere Daten deuten jedenfalls an, dass niedrige c-di-AMP-Levels eher auf Schäden im Erbgut schließen lassen, während die Konzentrationen bei normaler DNA hoch sind", so Hopfner. "Auf jeden Fall scheinen beide Moleküle zusammen den Zellzyklus stoppen zu können, wenn DisA bestimmte Schäden an der DNA entdeckt, wie wir jetzt zeigen konnten. Auf jeden Fall wird es sehr spannend sein, dieses neue Signalübertragungsmolekül in der Zellteilung weiterhin - auch strukturell - zu untersuchen. DisA ist aber ebenfalls von Interesse: Schließlich macht die unerwartete Enzymfunktion der c-di-AMP-Synthese dieses Molekül zum ersten bekannten - aber wahrscheinlich nicht einzigen - Exemplar einer di-Adenylat-Zyklase, also zu einem Enzym, das die ringförmigen c-di-AMP-Moleküle herstellen kann."

Publikation:
"Structural biochemistry of a prokaryotic checkpoint protein reveals diadenylate cyclase activity regulated by DNA recombination intermediates",
Gregor Witte, Sophia Hartung, Katharina Büttner, and Karl-Peter Hopfner
Molecular Cell, 25. April 2008
Ansprechpartner:
Prof. Dr. Karl-Peter Hopfner
Genzentrum der LMU
Tel.: 089 / 2180 - 76953
E-Mail: hopfner@lmb.uni-muenchen.de

Luise Dirscherl | idw
Weitere Informationen:
http://www.uni-muenchen.de

Weitere Berichte zu: DNA DisA Enzymfunktion Erbgut Kristallstruktur Molekül

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Neue Hefe-Spezies in Braunschweig entdeckt
12.12.2019 | Leibniz-Institut DSMZ-Deutsche Sammlung von Mikroorganismen und Zellkulturen GmbH

nachricht Urbane Gärten: Wie Agrarschädlinge von Städten profitieren
12.12.2019 | Senckenberg Forschungsinstitut und Naturmuseen

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: Cheers! Maxwell's electromagnetism extended to smaller scales

More than one hundred and fifty years have passed since the publication of James Clerk Maxwell's "A Dynamical Theory of the Electromagnetic Field" (1865). What would our lives be without this publication?

It is difficult to imagine, as this treatise revolutionized our fundamental understanding of electric fields, magnetic fields, and light. The twenty original...

Im Focus: Hochgeladenes Ion bahnt den Weg zu neuer Physik

In einer experimentell-theoretischen Gemeinschaftsarbeit hat am Heidelberger MPI für Kernphysik ein internationales Physiker-Team erstmals eine Orbitalkreuzung im hochgeladenen Ion Pr9+ nachgewiesen. Mittels einer Elektronenstrahl-Ionenfalle haben sie optische Spektren aufgenommen und anhand von Atomstrukturrechnungen analysiert. Ein hierfür erwarteter Übergang von nHz-Breite wurde identifiziert und seine Energie mit hoher Präzision bestimmt. Die Theorie sagt für diese „Uhrenlinie“ eine sehr große Empfindlichkeit auf neue Physik und zugleich eine extrem geringe Anfälligkeit gegenüber externen Störungen voraus, was sie zu einem einzigartigen Kandidaten zukünftiger Präzisionsstudien macht.

Laserspektroskopie neutraler Atome und einfach geladener Ionen hat während der vergangenen Jahrzehnte Dank einer Serie technologischer Fortschritte eine...

Im Focus: Highly charged ion paves the way towards new physics

In a joint experimental and theoretical work performed at the Heidelberg Max Planck Institute for Nuclear Physics, an international team of physicists detected for the first time an orbital crossing in the highly charged ion Pr⁹⁺. Optical spectra were recorded employing an electron beam ion trap and analysed with the aid of atomic structure calculations. A proposed nHz-wide transition has been identified and its energy was determined with high precision. Theory predicts a very high sensitivity to new physics and extremely low susceptibility to external perturbations for this “clock line” making it a unique candidate for proposed precision studies.

Laser spectroscopy of neutral atoms and singly charged ions has reached astonishing precision by merit of a chain of technological advances during the past...

Im Focus: Ultrafast stimulated emission microscopy of single nanocrystals in Science

The ability to investigate the dynamics of single particle at the nano-scale and femtosecond level remained an unfathomed dream for years. It was not until the dawn of the 21st century that nanotechnology and femtoscience gradually merged together and the first ultrafast microscopy of individual quantum dots (QDs) and molecules was accomplished.

Ultrafast microscopy studies entirely rely on detecting nanoparticles or single molecules with luminescence techniques, which require efficient emitters to...

Im Focus: Wie Graphen-Nanostrukturen magnetisch werden

Graphen, eine zweidimensionale Struktur aus Kohlenstoff, ist ein Material mit hervorragenden mechanischen, elektronischen und optischen Eigenschaften. Doch für magnetische Anwendungen schien es bislang nicht nutzbar. Forschern der Empa ist es gemeinsam mit internationalen Partnern nun gelungen, ein in den 1970er Jahren vorhergesagtes Molekül zu synthetisieren, welches beweist, dass Graphen-Nanostrukturen in ganz bestimmten Formen magnetische Eigenschaften aufweisen, die künftige spintronische Anwendungen erlauben könnten. Die Ergebnisse sind eben im renommierten Fachmagazin Nature Nanotechnology erschienen.

Graphen-Nanostrukturen (auch Nanographene genannt) können, je nach Form und Ausrichtung der Ränder, ganz unterschiedliche Eigenschaften besitzen - zum Beispiel...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Analyse internationaler Finanzmärkte

10.12.2019 | Veranstaltungen

QURATOR 2020 – weltweit erste Konferenz für Kuratierungstechnologien

04.12.2019 | Veranstaltungen

Die Zukunft der Arbeit

03.12.2019 | Veranstaltungen

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

Neue Hefe-Spezies in Braunschweig entdeckt

12.12.2019 | Biowissenschaften Chemie

Humane Papillomviren programmieren ihre Wirtszellen um und begünstigen so die Hautkrebsentstehung

12.12.2019 | Medizin Gesundheit

Urbane Gärten: Wie Agrarschädlinge von Städten profitieren

12.12.2019 | Biowissenschaften Chemie

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