Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Fehler in der Hülle

12.09.2019

Zusammenhänge in Zellen aufgedeckt, die Nervenbahnen isolieren

Schwann-Zellen bilden eine Schutzhülle um Nervenfasern und sorgen für eine schnelle Weiterleitung von Nervenimpulsen. Fehlen sie oder sind sie defekt, kann es zu schweren Nervenerkrankungen kommen.


Eine elektronenmikroskopische Aufnahme eines Ischias-Nerv. Links der gesunde Nerv. Die schwarzen Ringe stellen das Myelin dar, das die Nervenfaser umhüllt. Rechts daneben der Nerv, wenn Ep400 in Schwann-Zellen fehlt.Insgesamt ist weniger Myelin zu sehen. Zum einen gibt es Nervenfasern (v.a. auf der linken Seite des rechten Bildes), die gar kein Myelin besitzen. Zum anderen ist das Myelin bei gleich dicken Nervenfasern dünner.

Bild:FAU/Michael Wegner

Forscherinnen und Forschern der Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg (FAU) ist es gelungen, einen komplexen Zusammenhang innerhalb der Schwann-Zellen aufzuzeigen, der eine wichtige Rolle für die korrekte Zellreifung spielt. Ihre Ergebnisse haben sie in der Zeitschrift Nature Communications veröffentlicht.
Isolierung und Versorgung

Seit Jahren verbringen Dr. Franziska Fröb und Prof. Dr. Michael Wegner den Großteil ihrer Zeit mit einem einzigen Zelltyp im menschlichen Körper – den Schwann-Zellen. Ähnlich der Isolierung bei einem Stromkabel umhüllen sie im peripheren Nervensystem die Nervenfasern, die Nervenzellen mit Muskelzellen und Umgebung verbinden und Impulse übertragen.

Ist diese Myelinscheide genannte Hülle defekt, wird der Informationsaustausch langsamer, falsch oder findet gar nicht mehr statt. Auch können die Nervenfasern mit den dazugehörigen Nervenzellen ganz absterben, da die Schwann-Zellen sie zugleich auch mit Nährstoffen versorgen. Die Folge für Patienten und Patientinnen: Schmerzen, Taubheitsgefühl, Muskelschwund oder Probleme, Hände und Füße richtig zu bewegen.
Netzwerke besser verstehen

Das Ziel von Forscherinnen und Forschern wie Dr. Fröb und Prof. Wegner, Lehrstuhl für Biochemie und Pathobiochemie an der FAU, ist es, Personen, die an Krankheiten wie Diabetischer Neuropathie, der Charcot-Marie-Tooth-Krankheit oder dem Guillain-Barré-Syndrom leiden, irgendwann einmal helfen zu können.

Doch bis dahin ist es noch ein weiter Weg: Nach mehr als 25 Jahren Forschung an diesem Zelltyp sind zwar mittlerweile die meisten Eiweiße und Eiweißkomplexe bekannt, die bei der Entwicklung und Ausreifung von Schwann-Zellen eine Rolle spielen. Jedoch beeinflussen sich die Eiweiße wiederum gegenseitig.

Bei der Frage der Zusammenhänge in diesem regulatorischen Netzwerk steht die Forschung noch am Anfang. „Erst wenn wir die Netzwerke noch besser verstanden haben, können wir an Therapien denken“, fasst Prof. Dr. Michael Wegner den aktuellen Wissensstand zusammen.

Der FAU-Arbeitsgruppe ist es nun zum ersten Mal gelungen, einen solch komplexen Zusammenhang aufzuklären. Im Mittelpunkt steht ein Eiweiß mit dem Namen „EP400“, dessen Vorkommen in Schwann-Zellen das Team erst kürzlich selbst entdeckt hat. Das Eiweiß sorgt in den Schwann-Zellen zusammen mit anderen Eiweißen dafür, dass die DNA richtig verpackt und mit Lesezeichen versehen wird.

Das Verpacken ist immens wichtig, um die Erbinformationen möglichst kompakt im Zellkern unterzubringen. Die Lesezeichen erlauben das Auffinden und Ablesen der benötigten Informationen. In ihren Versuchen entfernten die Wissenschaftler das Eiweiß aus Schwann-Zellen.

Daraufhin schaltete sich das Programm zur Zellentstehung nicht mehr korrekt ab und überlagerte das eigentlich folgende Reifungsprogramm, so dass einige nicht mehr gebrauchte Proteine unvermindert weitergebildet, andere benötigte Proteine aber nicht in ausreichendem Maß hergestellt wurden.

Dies führte dazu, dass die Myelinscheiden der Schwann-Zellen nur mit Defekten ausreiften – sie waren zu dünn und kurz, entsprechend fehlerhaft die gesamte Schutzhülle der Nervenfasern. Als die Wissenschaftler eines der normalerweise durch EP400-regulierten, fehlerhaft weiter produzierten Eiweiße mit dem Namen „Tfap2a“ zusätzlich entfernten, verringerten sich die Defekte merklich.

„Wir freuen uns natürlich, dass uns ein so wichtiger Schritt gelungen ist, die komplexen Abhängigkeiten innerhalb der Schwann-Zellen zu verstehen“, erklärt Prof. Wegner. „Unsere Ergebnisse deuten darauf hin, dass DNA-Strukturänderungen durch Eiweiße wie EP400 sehr wichtig sind und auch nützlich sein könnten, um in Zukunft Therapien für Erkrankungen des peripheren Nervensystems zu entwickeln.“


Weitere Informationen:

Prof. Dr. Michael Wegner
Tel.: 09131/85-24620
michael.wegner@fau.de

Originalpublikation:

http://dx.doi.org/10.1038/s41467-019-10287-w

Weitere Informationen:

https://www.fau.de/2019/08/news/wissenschaft/fehler-in-der-huelle/

Susanne Langer | idw - Informationsdienst Wissenschaft

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht HD-Mikroskopie in Millisekunden
20.09.2019 | Universität Bielefeld

nachricht Alpenflora im Klimawandel: Pflanzen reagieren mit "Verspätung"
20.09.2019 | Universität Wien

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: 'Nanochains' could increase battery capacity, cut charging time

How long the battery of your phone or computer lasts depends on how many lithium ions can be stored in the battery's negative electrode material. If the battery runs out of these ions, it can't generate an electrical current to run a device and ultimately fails.

Materials with a higher lithium ion storage capacity are either too heavy or the wrong shape to replace graphite, the electrode material currently used in...

Im Focus: Nervenzellen feuern Hirntumorzellen zum Wachstum an

Heidelberger Wissenschaftler und Ärzte beschreiben aktuell im Fachjournal „Nature“, wie Nervenzellen des Gehirns mit aggressiven Glioblastomen in Verbindung treten und so das Tumorwachstum fördern / Mechanismus der Tumor-Aktivierung liefert Ansatzpunkte für klinische Studien

Nervenzellen geben ihre Signale über Synapsen – feine Zellausläufer mit Kontaktknöpfchen, die der nächsten Nervenzelle aufliegen – untereinander weiter....

Im Focus: Stevens team closes in on 'holy grail' of room temperature quantum computing chips

Photons interact on chip-based system with unprecedented efficiency

To process information, photons must interact. However, these tiny packets of light want nothing to do with each other, each passing by without altering the...

Im Focus: Happy hour für die zeitaufgelöste Kristallographie

Ein Forschungsteam vom Max-Planck-Institut für Struktur und Dynamik der Materie (MPSD), der Universität Hamburg und dem European Molecular Biology Laboratory (EMBL) hat eine neue Methode entwickelt, um Biomoleküle bei der Arbeit zu beobachten. Sie macht es bedeutend einfacher, enzymatische Reaktionen auszulösen, da hierzu ein Cocktail aus kleinen Flüssigkeitsmengen und Proteinkristallen angewandt wird. Ab dem Zeitpunkt des Mischens werden die Proteinstrukturen in definierten Abständen bestimmt. Mit der dadurch entstehenden Zeitraffersequenz können nun die Bewegungen der biologischen Moleküle abgebildet werden.

Die Funktionen von Biomolekülen werden nicht nur durch ihre molekularen Strukturen, sondern auch durch deren Veränderungen bestimmt. Mittels der...

Im Focus: Happy hour for time-resolved crystallography

Researchers from the Department of Atomically Resolved Dynamics of the Max Planck Institute for the Structure and Dynamics of Matter (MPSD) at the Center for Free-Electron Laser Science in Hamburg, the University of Hamburg and the European Molecular Biology Laboratory (EMBL) outstation in the city have developed a new method to watch biomolecules at work. This method dramatically simplifies starting enzymatic reactions by mixing a cocktail of small amounts of liquids with protein crystals. Determination of the protein structures at different times after mixing can be assembled into a time-lapse sequence that shows the molecular foundations of biology.

The functions of biomolecules are determined by their motions and structural changes. Yet it is a formidable challenge to understand these dynamic motions.

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

92. Neurologie-Kongress: Mehr als 6500 Neurologen in Stuttgart erwartet

20.09.2019 | Veranstaltungen

Frische Ideen zur Mobilität von morgen

20.09.2019 | Veranstaltungen

Thermodynamik – Energien der Zukunft

19.09.2019 | Veranstaltungen

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

Ferroelektrizität verbessert Perowskit-Solarzellen

20.09.2019 | Energie und Elektrotechnik

HD-Mikroskopie in Millisekunden

20.09.2019 | Biowissenschaften Chemie

Kinobilder aus lebenden Zellen: Forscherteam aus Jena und Bielefeld 
verbessert superauflösende Mikroskopie

20.09.2019 | Medizintechnik

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