Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Vom Atemgift zum Hoffnungsträger für die Medizin

02.05.2008
Biophysiker der Universität Jena klären einen molekularen Wirkmechanismus von Kohlenmonoxid auf

Es ist ein heimtückisches Atemgift - man kann es weder sehen, schmecken noch riechen. Wer es unbemerkt einatmet, den kann es das Leben kosten: Kohlenmonoxid. Das Gas entsteht bei Schwelbränden und kommt beispielsweise in Autoabgasen vor. Und doch sehen Mediziner und Grundlagenforscher weltweit in dem tödlichen Gas derzeit einen großen Hoffnungsträger für die Medizin.

"Kohlendioxid wird im Körper selbst produziert", erläutert Prof. Dr. Stefan H. Heinemann von der Friedrich-Schiller-Universität Jena. "Dort kann es durchaus positive Wirkungen entfalten", so der Lehrstuhlinhaber für Biophysik weiter. Kohlenmonoxid, das beim Abbau des körpereigenen Blutfarbstoffs Hämoglobin frei wird, führe beispielsweise zur Weitung von Blutgefäßen. Das wirkt blutdrucksenkend und kann die Durchblutung von inneren Organen, wie Leber oder Nieren verbessern.

"Diese positiven Effekte sind erst seit kurzer Zeit überhaupt bekannt", so Prof. Heinemann. Der Biophysiker und sein Team haben gemeinsam mit Kollegen der University of Pennsylvania in Philadelphia nun erste Anhaltspunkte dafür gefunden, worauf diese Wirkung beruht. "Wir konnten zeigen, dass Kohlenmonoxid direkt an einen sogenannten Ionenkanal bindet", erläutert Heinemann. Ionenkanäle sind Eiweißmoleküle, die verschließbare Poren in Zellmembranen bilden. Auf bestimmte zelluläre Signale hin öffnen sich die Kanäle und lassen bestimmte Ionen passieren. So auch im Falle des Kanals, an den sich Kohlenmonoxid bindet. "Durch die Bindung öffnet sich der Kanal und lässt Kalium-Ionen aus den Zellen ausfließen", so Heinemann. In den Zellen von Blutgefäßen, wo diese Ionenkanäle vorkommen, führt der Kaliumausstrom zur Erschlaffung der Gefäßwände.

Ihre Ergebnisse haben die Forscher aus Jena und Philadelphia kürzlich in den renommierten Fachzeitschriften "Nature Structural and Molecular Biology" und "Proceedings of the National Academy of Sciences" veröffentlicht und damit unter ihren Fachkollegen für Aufsehen gesorgt. "Hier öffnet sich ein ganz neues Forschungsgebiet", schwärmt Prof. Heinemann, der dieses Thema in den kommenden Jahren von Jena aus intensiv bearbeiten will. Dazu hat sich mittlerweile eine interdisziplinäre Arbeitsgruppe gebildet, an der neben Heinemanns Team auch Chemiker und Biochemiker der Uni Jena und des Instituts für Photonische Technologien (IPHT) sowie Neurologen und Intensivmediziner des Jenaer Uniklinikums beteiligt sind. "Uns interessiert z. B. die Frage wie die Konformationsänderung aussieht, die Kohlenmonoxid durch seine Bindung an den Ionenkanal auslöst", erläutert Prof. Heinemann. Auch die Frage, unter welchen Bedingungen Kohlenmonoxid im Körper entsteht, wollen die Forscher beantworten.

Auch wenn dies zunächst reine Grundlagenforschung sein wird, birgt das Wissen um die Wirkungen von Kohlenmonoxid großes Potenzial für die klinische Anwendung. "Wie aus Tierversuchen hervorgeht, nimmt Kohlenmonoxid auch Einfluss auf das Immunsystem", so Heinemann. So hat sich beispielsweise gezeigt, dass das Gas die Abstoßung von Organtransplantaten verringern kann. Ob dieser Effekt ebenfalls auf der von ihm und seinen amerikanischen Kollegen entdeckten Wechselwirkung von Kohlenmonoxid mit Ionenkanälen zurückzuführen sei, bleibt noch zu klären.

Originalpublikationen:
Hou S, Xu R, Heinemann SH, Hoshi T. The RCK1 high-affinity Ca2+ sensor confers carbon monoxide sensitivity to Slo1 BK channels. Proceedings of the National Academy of Sciences (2008), 105, 4039-4043

Hou S, Xu R, Heinemann SH, Hoshi T. Reciprocal regulation of the Ca2+ and H+ sensitivity in the SLO1 BK channel conferred by the RCK1 domain. Nature Structural and Molecular Biology (2008), 15(4), 403-410

Kontakt:
Prof. Dr. Stefan H. Heinemann
Zentrum für molekulare Biomedizin
Institut für Biochemie und Biophysik der Friedrich-Schiller-Universität Jena
Hans-Knöll-Str. 2, 07745 Jena
Tel.: 03641 / 9395650
E-Mail: stefan.h.heinemann[at]uni-jena.de

Dr. Ute Schönfelder | idw
Weitere Informationen:
http://www.uni-jena.de

Weitere Berichte zu: Biophysik Ionenkanal Kohlenmonoxid

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Titin in Echtzeit verfolgen
13.12.2019 | Max-Delbrück-Centrum für Molekulare Medizin in der Helmholtz-Gemeinschaft

nachricht Neu entdeckter Schalter steuert Zellteilung bei Bakterien
13.12.2019 | Philipps-Universität Marburg

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: Das feine Gesicht der Antarktis

Eine neue Karte zeigt die unter dem Eis verborgenen Geländeformen so genau wie nie zuvor. Das erlaubt bessere Prognosen über die Zukunft der Gletscher und den Anstieg des Meeresspiegels

Wenn der Klimawandel die Gletscher der Antarktis immer rascher Richtung Meer fließen lässt, ist das keine gute Nachricht. Denn dadurch verlieren die gefrorenen...

Im Focus: Virenvermehrung in 3D

Vaccinia-Viren dienen als Impfstoff gegen menschliche Pockenerkrankungen und als Basis neuer Krebstherapien. Zwei Studien liefern jetzt faszinierende Einblicke in deren ungewöhnliche Vermehrungsstrategie auf atomarer Ebene.

Damit Viren sich vermehren können, benötigen sie in der Regel die Unterstützung der von ihnen befallenen Zellen. Nur in deren Zellkern finden sie die...

Im Focus: Virus multiplication in 3D

Vaccinia viruses serve as a vaccine against human smallpox and as the basis of new cancer therapies. Two studies now provide fascinating insights into their unusual propagation strategy at the atomic level.

For viruses to multiply, they usually need the support of the cells they infect. In many cases, only in their host’s nucleus can they find the machines,...

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...

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

Titin in Echtzeit verfolgen

13.12.2019 | Biowissenschaften Chemie

LogiMAT 2020: Automatisierungslösungen für die Logistik

13.12.2019 | Messenachrichten

Das feine Gesicht der Antarktis

13.12.2019 | Geowissenschaften

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