Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

DNA-Kopierer arbeitet auch als Schredder

30.04.2018

Ein internationales Forscherteam hat in den Kraftwerken der Zelle, den Mitochondrien, eine unerwartete Entdeckung gemacht: Ein Enzym, das dort für die Vervielfältigung der DNA zuständig ist, kann zusätzlich defekte DNA abbauen. Diese Doppelfunktion lässt sich eventuell für die Therapie bestimmter Formen der Epilepsie nutzen. An der Studie unter Federführung der Universität Bonn waren auch Forscher der Universitäten Cambridge und Köln maßgeblich beteiligt. Die Ergebnisse erscheinen nun in der renommierten Fachzeitschrift Nature Communications.

Mitochondrien sind Kraftwerke im Miniformat: Sie erzeugen Energie und sorgen so dafür, dass die Zellen ihre Funktionen erfüllen können. Die meisten Zellen enthalten zahlreiche Mitochondrien – manche sogar mehrere tausend. Die Zellkraftwerke verfügen über eine eigene DNA.


Mitochondrien (rot) sind die Kraftwerke der Zelle. Mutationen in ihrer DNA können schwere Erkrankungen wie Muskelschwäche oder Epilepsie auslösen.

© Gábor Zsurka/Uni Bonn


Prof. Dr. Wolfram S. Kunz vom Institut für Experimentelle Epilepsie und Kognitionsforschung der Universität Bonn.

Foto: UKB

In ihr ist die Bauanleitung verschiedener Enzyme gespeichert, die für die Energiegewinnung benötigt werden. Mitunter kann es zu Mutationen dieser DNA kommen. Die Mitochondrien können dann unter Umständen keine Energie mehr erzeugen. Je nach Zelltyp, in dem sie aktiv sind, können die Auswirkungen gravierend sein. In den Nervenzellen des Gehirns können mitochondriale Mutationen zum Beispiel Epilepsien auslösen.

Wissenschaftler suchen daher nach Methoden, die fehlerhafte DNA gezielt zu zerstören. Die verbliebenen intakten DNA-Moleküle könnten sich dann durch Teilung vermehren und in die Bresche springen. „Das ist ein neuer therapeutischer Ansatz, der im Moment erprobt wird“, erklärt Prof. Dr. Wolfram Kunz vom Institut für Experimentelle Epilepsie und Kognitionsforschung der Universität Bonn.

Zuerst die Schere, dann der Schredder

Die Forscher setzen dabei auf ein trickreiches Verfahren: Sie schleusen eine molekulare Schere in die Zellkraftwerke ein, die mutierte DNA erkennen und zerschneiden kann. Normalerweise ist mitochondriale DNA ringförmig. Durch den Schnitt wird der Ring jedoch geöffnet, und es entsteht eine Art Faden. Dieser wird dann in einem zweiten Schritt vollständig abgebaut. „Welche Komponenten für den Abbau verantwortlich sind, war allerdings bislang unbekannt“, betont Kunz.

Die neue Studie gibt darauf nun eine etwas überraschende Antwort. Wenn sich ein Mitochondrium teilt, wird von seiner DNA eine Abschrift erstellt, die dann das neue Mitochondrium erhält. Das Enzym, das diese Kopie erstellt, heißt DNA-Polymerase Gamma. „Wir konnten zeigen, dass diese Polymerase nur bei ringförmiger DNA als Kopierer fungiert“, erklärt Kunz: „Wenn sie auf fadenförmige DNA stößt, zerlegt sie diese dagegen – sie wird also zum Schredder.“

Biologische Backspace-Taste

Die DNA-Polymerase Gamma verfügt nämlich über eine Korrekturlese-Funktion – eine Art biologische Backspace-Taste: Wenn die Polymerase bei der Abschrift einen Fehler macht und bildlich gesprochen einen falschen Buchstaben einbaut, merkt sie das direkt und entfernt ihn wieder. Dieser Mechanismus wird bei fadenförmiger DNA gewissermaßen zweckentfremdet: Die Polymerase nutzt ihn dann, um den Erbgut-Faden in Zusammenspiel mit zwei weiteren Enzymen restlos abzubauen.

Publikation: Viktoriya Peeva, Daniel Blei, Genevieve Trombly, Sarah Corsi, Maciej Szukszto, Pedro Rebelo-Guiomar, Payam A. Gammage, Alexei P. Kudin, Christian Becker, Janine Altmüller, Michal Minczuk, Gábor Zsurka & Wolfram S. Kunz: Linear mitochondrial DNA is rapidly degraded by components of the replication machinery; Nature Communications; DOI: 10.1038/s41467-018-04131-w

Kontakt:

Prof. Dr. Wolfram S. Kunz
Institut für Experimentelle Epilepsie und Kognitionsforschung
Universität Bonn
Tel. 0228/6885290
E-Mail: Wolfram.Kunz@ukbonn.de

Johannes Seiler | idw - Informationsdienst Wissenschaft
Weitere Informationen:
http://www.uni-bonn.de/

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Need for speed: Warum Malaria-Parasiten schneller sind als die menschlichen Abwehrzellen
20.07.2018 | Universitätsklinikum Heidelberg

nachricht Erwiesen: Mücken können tropisches Chikungunya-Virus auch bei niedrigen Temperaturen verbreiten
20.07.2018 | Bernhard-Nocht-Institut für Tropenmedizin

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: Future electronic components to be printed like newspapers

A new manufacturing technique uses a process similar to newspaper printing to form smoother and more flexible metals for making ultrafast electronic devices.

The low-cost process, developed by Purdue University researchers, combines tools already used in industry for manufacturing metals on a large scale, but uses...

Im Focus: Rostocker Forscher entwickeln autonom fahrende Kräne

Industriepartner kommen aus sechs Ländern

Autonom fahrende, intelligente Kräne und Hebezeuge – dieser Ingenieurs-Traum könnte in den nächsten drei Jahren zur Wirklichkeit werden. Forscher aus dem...

Im Focus: Superscharfe Bilder von der neuen Adaptiven Optik des VLT

Das Very Large Telescope (VLT) der ESO hat das erste Licht mit einem neuen Modus Adaptiver Optik erreicht, die als Lasertomografie bezeichnet wird – und hat in diesem Rahmen bemerkenswert scharfe Testbilder vom Planeten Neptun, von Sternhaufen und anderen Objekten aufgenommen. Das bahnbrechende MUSE-Instrument kann ab sofort im sogenannten Narrow-Field-Modus mit dem adaptiven Optikmodul GALACSI diese neue Technik nutzen, um Turbulenzen in verschiedenen Höhen in der Erdatmosphäre zu korrigieren. Damit ist jetzt möglich, Bilder vom Erdboden im sichtbaren Licht aufzunehmen, die schärfer sind als die des NASA/ESA Hubble-Weltraumteleskops. Die Kombination aus exquisiter Bildschärfe und den spektroskopischen Fähigkeiten von MUSE wird es den Astronomen ermöglichen, die Eigenschaften astronomischer Objekte viel detaillierter als bisher zu untersuchen.

Das MUSE-Instrument (kurz für Multi Unit Spectroscopic Explorer) am Very Large Telescope (VLT) der ESO arbeitet mit einer adaptiven Optikeinheit namens GALACSI. Dabei kommt auch die Laser Guide Stars Facility, kurz ...

Im Focus: Diamant – ein unverzichtbarer Werkstoff der Fusionstechnologie

Forscher am KIT entwickeln Fenstereinheiten mit Diamantscheiben für Fusionsreaktoren – Neue Scheibe mit Rekorddurchmesser von 180 Millimetern

Klimafreundliche und fast unbegrenzte Energie aus dem Fusionskraftwerk – für dieses Ziel kooperieren Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler weltweit. Bislang...

Im Focus: Wiener Forscher finden vollkommen neues Konzept zur Messung von Quantenverschränkung

Quantenphysiker/innen der ÖAW entwickelten eine neuartige Methode für den Nachweis von hochdimensional verschränkten Quantensystemen. Diese ermöglicht mehr Effizienz, Sicherheit und eine weitaus geringere Fehleranfälligkeit gegenüber bisher gängigen Mess-Methoden, wie die Forscher/innen nun im Fachmagazin „Nature Physics“ berichten.

Die Vision einer vollständig abhörsicheren Übertragung von Information rückt dank der Verschränkung von Quantenteilchen immer mehr in Reichweite. Wird eine...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Stadtklima verbessern, Energiemix optimieren, sauberes Trinkwasser bereitstellen

19.07.2018 | Veranstaltungen

Innovation – the name of the game

18.07.2018 | Veranstaltungen

Wie geht es unserer Ostsee? Ein aktueller Zustandsbericht

17.07.2018 | Veranstaltungen

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

Neue Anwendungen für Mikrolaser in der Quanten-Nanophotonik

20.07.2018 | Physik Astronomie

Need for speed: Warum Malaria-Parasiten schneller sind als die menschlichen Abwehrzellen

20.07.2018 | Biowissenschaften Chemie

Die Gene sind nicht schuld

20.07.2018 | Medizin Gesundheit

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