Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Parkinson und die Inspekteure der Nervenzellen

29.06.2012
Zwischen der Parkinson-Krankheit und dem Enzym „Pink1“ wird schon seit Längerem ein Zusammenhang vermutet.

Biochemiker der Universität Bonn haben nun mit ihren Kollegen von der Columbia University in New York (USA) die Ursachen entschlüsselt. „Pink1“ fungiert als eine Art Kontrolleur, der die Kraftwerke in den Nervenzellen prüft.

Fällt dieser Inspekteur aus, gerät auch die Energieversorgung der Zellen in Gefahr. Die Ergebnisse sind im Journal of Biological Chemistry (Cell Biology and Neurobiology) veröffentlicht, dessen Druckfassung nun vorliegt.

Im Verlauf der Parkinson-Krankheit sterben allmählich Dopamin-produzierende Nervenzellen in einem bestimmten Gehirnbereich ab. Der Mangel an dem Botenstoff führt schließlich zu den typischen Symptomen der Erkrankung, allen voran dem Muskelzittern. Bereits im Jahr 2004 wurde entdeckt, dass das Enzym „Pink1“ mit der Parkinson-Krankheit in Zusammenhang steht. Enzyme sind Eiweiße (Proteine), die als Biokatalysatoren bestimmte Stoffwechselvorgänge ermöglichen.

„Bei `Pink1´ handelt es sich um ein besonderes Protein, das sich an den Mitochondrien befindet und gleichzeitig an Signalübertragungen im Cytoplasma beteiligt ist“, berichtet Prof. Dr. Wolfgang Voos vom Institut für Biochemie und Molekularbiologie der Universität Bonn. Die Mitochondrien sind die „Kraftwerke“, die für die lebende Zelle die notwendige Energie bereitstellen.

Exotischer Transportweg von Pink1

„Die Frage war nun, wo genau Pink1 an den Mitochondrien sitzt und wie es dahin kommt“, sagt der Biochemiker Prof. Voos. Die Forscher der Universität Bonn und der Columbia University in New York (USA) isolierten Mitochondrien aus kultivierten menschlichen Zellen und markierten das Enzym Pink1 mit einem radioaktivem Schwefelisotop. „Damit waren wir in der Lage, den sehr exotischen Transportweg im Detail aufzuklären, den Pink1 von seiner Synthese im Cytoplasma zu seinem endgültigen Wirkungsort im Mitochondrium nimmt“, berichtet der Bonner Biochemiker. Das Protein Pink1 besitzt mehrere verschiedene Teile, die wie Schlüssel zu unterschiedlichen Schlössern, repräsentiert durch bestimmte mitochondriale Proteine, passen. Je nach Stabilität beziehungsweise Energiezustand des jeweiligen Mitochondriums verläuft das Einschleusen von Pink1 über unterschiedliche Wege. Interessanterweise sitzen im Endeffekt trotz der Unterschiede alle Pink1-Moleküle direkt auf der Oberfläche der Mitochondrien und stehen damit in direktem Kontakt zu anderen Proteinen des Cytoplasmas.

Untaugliche Zellkraftwerke werden „verschrottet“

Über diese besondere Reaktivität scheint das untersuchte Enzym direkt die Funktionalität der Mitochondrien zu testen. „Als Resultat dieses speziellen Transportprozesses liegen zwei unterschiedlich lange Versionen von Pink1 vor, deren jeweiliges Mengenverhältnis vermutlich von entscheidender Bedeutung für das Schicksal der Mitochondrien ist“, erläutert Erstautorin Dr. Dorothea Becker, die nun das Forschungsprojekt an der Columbia University weiter verfolgt. „Die beiden verschiedenen Pink1-Versionen dienen höchstwahrscheinlich als Signalgeber für eine Art Qualitätskontrolle der Mitochondrien“, sagt Prof. Voos. Verschiebt sich das Mengenverhältnis der beiden Formen, scheint dies ein Hinweis zu sein, dass das Zellkraftwerk nicht voll funktionsfähig ist. „Pink1 lockt dann andere Enzyme aus dem Cytoplasma an, die dafür sorgen, dass betroffene Mitochondrien verschrottet werden“, so der Biochemiker weiter. Ziel dieser Qualitätskontrolle ist, dass nur Mitochondrien die Arbeit verrichten, die ihre Tauglichkeit unter Beweis gestellt haben.

Führt gestörte Energieversorgung zum Absterben von Nervenzellen?

In früheren Arbeiten hatten die Wissenschaftler bereits untersucht, was passiert, wenn Pink1 gestört ist. Hierfür schalteten sie in Mäusen das Gen stumm, das den Bauplan für das Enzym enthält. „Die Folge war, dass sich dann schadhafte Mitochondrien ansammelten, da sie nicht aus dem Verkehr gezogen wurden“, berichtet Prof. Voos. Letztlich werde dann vermutlich zu wenig Energie für die Zellen bereitgestellt. Das hat offenbar insbesondere Folgen für die besonders empfindlichen Dopamin-produzierenden Nervenzellen, die bei der Parkinson-Krankheit typischerweise absterben. „Mit dieser Arbeit tragen wir zum Verständnis bei, wie die molekulare Brücke zwischen den Mitochondrien und dem Absterben der Gehirnzellen funktioniert“, so der Biochemiker weiter. „Durch ein besseres Verständnis der Grundlagen der Parkinson-Krankheit wird es zukünftig möglich, bessere Therapien für Patienten zu entwickeln.“

Publikation: Pink1 and its Δψ-dependent cleavage product both localize to the outer mitochondrial membrane by a unique targeting mode, Journal of Biological Chemistry (Cell Biology and Neurobiology), DOI: 10.1074/jbc.M112.365700

Kontakt:

Prof. Dr. Wolfgang Voos
Institut für Biochemie und Molekularbiologie
Tel. 0228/732426
E-Mail: wolfgang.voos@uni-bonn.de

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

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Sinneswahrnehmung ist keine Einbahnstraße
17.10.2018 | Eberhard Karls Universität Tübingen

nachricht Neuer ALS-Bluttest: Hilfe bei der Differenzialdiagnose und Hinweise auf Krankheitsverlauf
17.10.2018 | Universität Ulm

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: Auf Wiedersehen, Silizium? Auf dem Weg zu neuen Materalien für die Elektronik

Wissenschaftler des Max-Planck-Instituts für Polymerforschung (MPI-P) in Mainz haben zusammen mit Wissenschaftlern aus Dresden, Leipzig, Sofia (Bulgarien) und Madrid (Spanien) ein neues, metall-organisches Material entwickelt, welches ähnliche Eigenschaften wie kristallines Silizium aufweist. Das mit einfachen Mitteln bei Raumtemperatur herstellbare Material könnte in Zukunft als Ersatz für konventionelle nicht-organische Materialien dienen, die in der Optoelektronik genutzt werden.

Bei der Herstellung von elektronischen Komponenten wie Solarzellen, LEDs oder Computerchips wird heutzutage vorrangig Silizium eingesetzt. Für diese...

Im Focus: Goodbye, silicon? On the way to new electronic materials with metal-organic networks

Scientists at the Max Planck Institute for Polymer Research (MPI-P) in Mainz (Germany) together with scientists from Dresden, Leipzig, Sofia (Bulgaria) and Madrid (Spain) have now developed and characterized a novel, metal-organic material which displays electrical properties mimicking those of highly crystalline silicon. The material which can easily be fabricated at room temperature could serve as a replacement for expensive conventional inorganic materials used in optoelectronics.

Silicon, a so called semiconductor, is currently widely employed for the development of components such as solar cells, LEDs or computer chips. High purity...

Im Focus: Blauer Phosphor – jetzt erstmals vermessen und kartiert

Die Existenz von „Blauem“ Phosphor war bis vor kurzem reine Theorie: Nun konnte ein HZB-Team erstmals Proben aus blauem Phosphor an BESSY II untersuchen und über ihre elektronische Bandstruktur bestätigen, dass es sich dabei tatsächlich um diese exotische Phosphor-Modifikation handelt. Blauer Phosphor ist ein interessanter Kandidat für neue optoelektronische Bauelemente.

Das Element Phosphor tritt in vielerlei Gestalt auf und wechselt mit jeder neuen Modifikation auch den Katalog seiner Eigenschaften. Bisher bekannt waren...

Im Focus: Chemiker der Universitäten Rostock und Yale zeigen erstmals Dreierkette aus gleichgeladenen Ionen

Die Forschungskooperation zwischen der Universität Yale und der Universität Rostock hat neue wissenschaftliche Ergebnisse hervorgebracht. In der renommierten Zeitschrift „Angewandte Chemie“ berichten die Wissenschaftler über eine Dreierkette aus Ionen gleicher Ladung, die durch sogenannte Wasserstoffbrücken zusammengehalten werden. Damit zeigen die Forscher zum ersten Mal eine Dreierkette aus gleichgeladenen Ionen, die sich im Grunde abstoßen.

Die erfolgreiche Zusammenarbeit zwischen den Professoren Mark Johnson, einem weltbekannten Cluster-Forscher, und Ralf Ludwig aus der Physikalischen Chemie der...

Im Focus: Storage & Transport of highly volatile Gases made safer & cheaper by the use of “Kinetic Trapping"

Augsburg chemists present a new technology for compressing, storing and transporting highly volatile gases in porous frameworks/New prospects for gas-powered vehicles

Storage of highly volatile gases has always been a major technological challenge, not least for use in the automotive sector, for, for example, methane or...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

11. Jenaer Lasertagung

16.10.2018 | Veranstaltungen

DFG unterstützt Kongresse und Tagungen - Dezember 2018

16.10.2018 | Veranstaltungen

Künstliche Intelligenz in der Medizin

16.10.2018 | Veranstaltungen

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

Sinneswahrnehmung ist keine Einbahnstraße

17.10.2018 | Biowissenschaften Chemie

Space Farming dank Pflanzenhormon Strigolacton

17.10.2018 | Agrar- Forstwissenschaften

Oberflächen mit flexiblen und handlichen Plasmaquellen aktivieren

17.10.2018 | Physik Astronomie

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