Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Wie Proteinkomplexe Muskelfasern stabilisieren: RUB-Forscher finden gleichen Mechanismus wie in DNA

18.01.2012
Gleicher Mechanismus für Muskelproteine wie für DNA gefunden
Forscherteam mit RUB-Beteiligung berichtet in Genes and Development

Der gleiche Mechanismus, der die Erbsubstanz im Zellkern stabilisiert, ist auch für die Struktur und Funktion von Muskelzellen der Wirbeltiere entscheidend. Das haben RUB-Forscher um Prof. Dr. Wolfgang Linke (Institut für Physiologie) in Kooperation mit amerikanischen und deutschen Kolleginnen und Kollegen nachgewiesen.


Muskelfibrillen sind die Bausteine der Muskelzellen, die regelmäßig quergestreift sind (blau). Ihre Elastizität erhalten sie durch das Riesenprotein Titin (rot). Das methylierte Hitzeschockprotein Hsp90 bindet zusammen mit der Methyltransferase Smyd2 (grün) an die elastischen Titinfedern der Muskelfibrillen und stabilisiert sie. Die Teilabbildung unten rechts zeigt die gemeinsame Lokalisation von Smyd2 und elastischer Titinregion. Abbildung: Prof. Wolfgang A. Linke

Ein Enzym heftet eine Methylgruppe an das Protein Hsp90, das daraufhin einen Komplex mit dem Muskelprotein Titin bildet. Störten die Forscher dieses Proteinnetzwerk durch genetische Manipulation bei Zebrafischen, löste sich die Muskelstruktur teilweise auf. Die Wissenschaftler zeigten damit, dass die Methylierung auch außerhalb des Zellkerns bedeutend ist. Ihre Ergebnisse veröffentlichten sie in Genes and Development.

Methylierung im Zellkern

Enzyme, genannt Methyltransferasen, übertragen im Zellkern Methyl (CH3)-Gruppen auf bestimmte Abschnitte der Erbsubstanz. So markieren sie aktive und inaktive Abschnitte der Gene. Auch Zellkernproteine werden methyliert, am häufigsten an der Aminosäure Lysin. An den methylierten Regionen bilden sich Proteinkomplexe, die zum Beispiel wichtig für Reparatur und Replikation der Erbsubstanz sind. Methyltransferasen kommen aber nicht nur im Zellkern, sondern auch in der Zellflüssigkeit (Zytoplasma) vor. Bislang war jedoch weitgehend unbekannt, welche Proteine sie dort methylieren und wie sich die Methylierung funktional auswirkt.

Erstmals gezeigt: Methylierung im Zytoplasma fördert Proteinkomplexbildung

Die Forscher identifizierten zunächst ein Enzym, das hauptsächlich im Zytoplasma vorkommt und die Aminosäure Lysin methyliert (Smyd2). Anschließend bestimmten sie den Interaktionspartner des Enzyms Smyd2, der sich als das Hitzeschockprotein Hsp90 herausstellte. Die Wissenschaftler zeigten weiterhin, dass Smyd2 und methyliertes Hsp90 einen Komplex mit dem Muskelprotein Titin bilden. „Titin ist das größte Eiweiß des menschlichen Körpers und vor allem für seine Rolle als elastische Feder in Muskelzellen bekannt“, erklärt Linke. „Genau diese elastische Region des Titins wird durch die Bindung von methyliertem Hsp90 geschützt.“

Titin braucht Schutz durch methylierte Proteine

In Skelettmuskelzellen des Zebrafisches erforschte Linkes Team, was passiert wenn der Schutz durch das methylierte Hitzeschockprotein wegfällt. Gentechnisch veränderten sie den Organismus so, dass er das Enzym Smyd2 nicht mehr bildete, was die Methylierung von Hsp90 unmöglich machte. Ohne methyliertes Hsp90 war die elastische Titinregion instabil und die Muskelfunktion stark eingeschränkt; die sonst regelmäßige Muskelstruktur löste sich teilweise auf.

Titelaufnahme

L.T. Donlin, C. Andresen, S. Just, E. Rudensky, C.T. Pappas, M. Kruger, E.Y. Jacobs, A. Unger, A. Zieseniss, M.-W. Dobenecker, T. Voelkel, B.T. Chait, C.C. Gregorio, W. Rottbauer, A. Tarakhovsky, W.A. Linke (2012): Smyd2 controls cytoplasmic lysine methylation of Hsp90 and myofilament organization, Genes and Development, doi: 10.1101/gad.177758.111

Weitere Informationen

Prof. Dr. Wolfgang Linke, Abteilung für Kardiovaskuläre Physiologie, Institut für Physiologie, Medizinische Fakultät der Ruhr-Universität, 44780 Bochum, Tel.: 0234/32-29101

wolfgang.linke@rub.de

Kardiovaskuläre Physiologie an der RUB
http://www.py.ruhr-uni-bochum.de/kardp/Index.html
Redaktion
Dr. Julia Weiler

Dr. Josef König | idw
Weitere Informationen:
http://www.ruhr-uni-bochum.de

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Entstanden Nervenzellen, um mit Mikroben zu sprechen?
10.07.2020 | Christian-Albrechts-Universität zu Kiel

nachricht Forscher der Universität Bayreuth entdecken außergewöhnliche Regeneration von Nervenzellen
09.07.2020 | Universität Bayreuth

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: Elektrische Spannung aus Elektronenspin – Batterie der Zukunft?

Forschern der Technischen Universität Ilmenau ist es gelungen, sich den Eigendrehimpuls von Elektronen – den sogenannten Elektronenspin, kurz: Spin – zunutze zu machen, um elektrische Spannung zu erzeugen. Noch sind die gemessenen Spannungen winzig klein, doch hoffen die Wissenschaftler, auf der Basis ihrer Arbeiten hochleistungsfähige Batterien der Zukunft möglich zu machen. Die Forschungsarbeiten des Teams um Prof. Christian Cierpka und Prof. Jörg Schumacher vom Institut für Thermo- und Fluiddynamik wurden soeben im renommierten Journal Physical Review Applied veröffentlicht.

Laptop- und Handyspeicher der neuesten Generation nutzen Erkenntnisse eines der jüngsten Forschungsgebiete der Nanoelektronik: der Spintronik. Die heutige...

Im Focus: Neue Erkenntnisse über Flüssigkeiten, die ohne Widerstand fließen

Verlustfreie Stromleitung bei Raumtemperatur? Ein Material, das diese Eigenschaft aufweist, also bei Raumtemperatur supraleitend ist, könnte die Energieversorgung revolutionieren. Wissenschaftlern vom Exzellenzcluster „CUI: Advanced Imaging of Matter“ an der Universität Hamburg ist es nun erstmals gelungen, starke Hinweise auf Suprafluidität in einer zweidimensionalen Gaswolke zu beobachten. Sie berichten im renommierten Magazin „Science“ über ihre Experimente, in denen zentrale Aspekte der Supraleitung in einem Modellsystem untersucht werden können.

Es gibt Dinge, die eigentlich nicht passieren sollten. So kann z. B. Wasser nicht durch die Glaswand von einem Glas in ein anderes fließen. Erstaunlicherweise...

Im Focus: The spin state story: Observation of the quantum spin liquid state in novel material

New insight into the spin behavior in an exotic state of matter puts us closer to next-generation spintronic devices

Aside from the deep understanding of the natural world that quantum physics theory offers, scientists worldwide are working tirelessly to bring forth a...

Im Focus: Im Takt der Atome: Göttinger Physiker nutzen Schwingungen von Atomen zur Kontrolle eines Phasenübergangs

Chemische Reaktionen mit kurzen Lichtblitzen filmen und steuern – dieses Ziel liegt dem Forschungsfeld der „Femtochemie“ zugrunde. Mit Hilfe mehrerer aufeinanderfolgender Laserpulse sollen dabei atomare Bindungen punktgenau angeregt und nach Wunsch aufgespalten werden. Bisher konnte dies für ausgewählte Moleküle realisiert werden. Forschern der Universität Göttingen und des Max-Planck-Instituts für biophysikalische Chemie in Göttingen ist es nun gelungen, dieses Prinzip auf einen Festkörper zu übertragen und dessen Kristallstruktur an der Oberfläche zu kontrollieren. Die Ergebnisse sind in der Fachzeitschrift Nature erschienen.

Das Team um Jan Gerrit Horstmann und Prof. Dr. Claus Ropers bedampfte hierfür einen Silizium-Kristall mit einer hauchdünnen Lage Indium und kühlte den Kristall...

Im Focus: Neue Methode führt zehnmal schneller zum Corona-Testergebnis

Forschende der Universität Bielefeld stellen beschleunigtes Verfahren vor

Einen Test auf SARS-CoV-2 durchzuführen und auszuwerten dauert aktuell mehr als zwei Stunden – und so kann ein Labor pro Tag nur eine sehr begrenzte Zahl von...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Intensiv- und Notfallmedizin: „Virtueller DIVI-Kongress ist ein Novum für 6.000 Teilnehmer“

08.07.2020 | Veranstaltungen

Größte nationale Tagung für Nuklearmedizin

07.07.2020 | Veranstaltungen

Corona-Apps gegen COVID-19: Nationalakademie Leopoldina veranstaltet internationales virtuelles Podiumsgespräch

07.07.2020 | Veranstaltungen

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

Erster Test für neues Roboter-Umweltmonitoring-System der TU Bergakademie Freiberg

10.07.2020 | Informationstechnologie

Binnenschifffahrt soll revolutioniert werden: Erst ferngesteuert, dann selbstfahrend

10.07.2020 | Verkehr Logistik

Robuste Hochleistungs-Datenspeicher durch magnetische Anisotropie

10.07.2020 | Informationstechnologie

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