Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Qualitätskontrolle in Zellen

19.09.2019

Heidelberger Forscher untersuchen Schlüsselbaustein in Bakterien

Ein Schutzprotein, das in höheren Zellen neu entstandene unvollständige und damit potentiell toxische Proteinketten erkennen kann, wurde in ähnlicher Form in Bakterien gefunden.


Das Bild zeigt eine Falschfarben-Darstellung von Kolonien von Bacillus subtilis-Bakterien, die entweder genetisch unverändert sind oder einzelne oder kombinierte Mutationen tragen, die ihre Qualitätskontrollprozesse für Proteine inaktivieren (darunter auch RQC). Dieser Wachstumstest zeigt in jeder Zeile von links nach rechts, dass die Bakterienzellen mit den kombinierten Mutationen unter bestimmten Bedingungen immer schlechter wachsen. | © C. Joazeiro

Es spielt dort ebenfalls eine zentrale Rolle in der Qualitätskontrolle, die für den Abbau defekter Proteine sorgt. Der Wirkmechanismus dieser evolutionär verwandten Rqc2-Proteine ist ein Schlüsselbaustein der Qualitätskontrolle und muss daher schon vor mehreren Milliarden Jahren im sogenannten Urvorfahr existiert haben.

Diesen Schluss ziehen Wissenschaftler des Zentrums für Molekulare Biologie der Universität Heidelberg (ZMBH), die die Funktion des bakteriellen Rqc2-Verwandten experimentell untersucht haben.

In Zellen entstehen durch Probleme während der Synthese regelmäßig auch unvollständige Proteinketten. Diese anomalen Ketten sind für Zellen potentiell toxisch und müssen beseitigt werden.

In Zellen eukaryotischer Organismen wie zum Beispiel Pilzen, Pflanzen und Tieren gibt es für die Beseitigung dieser defekten Proteine einen Qualitätskontrollmechanismus, der als Ribosomen-assoziierte Qualitätskontrolle – englisch Ribosome-associated Quality Control (RQC) – bekannt ist.

Ein Schlüsselbaustein dieser RQC ist das sogenannte Rqc2-Protein. Es ist für die Erkennung anomaler Proteinketten verantwortlich und rekrutiert ein Enzym, das das defekte Protein für den Abbau markiert. Interessanterweise wurden auch in Bakterien Proteine gefunden, die dem Rqc2-Protein höherer Organismen ähneln. Bisher ging die Forschung jedoch davon aus, dass diese Proteine in Bakterien eine andere Funktion ausüben.

Das von Prof. Dr. Claudio Joazeiro geleitete Wissenschaftlerteam am ZMBH konnte nun experimentell in Bacillus subtilis-Bakterien nachweisen, dass auch deren Rqc2-Protein in der Lage ist, unvollständige Proteinketten zu erkennen.

Abweichend von höheren Zellen übernimmt das Rqc2-Protein in Bakterien zusätzlich die Aufgabe, diese defekten Proteine durch Anhängen einer Polyalanin-Kette für die Beseitigung durch ein bakterielles Entsorgungssystem zu markieren. Die Wissenschaftler konnten zudem zeigen, dass dies ein wichtiger Schutzmechanismus gegen den zellulären Stress ist, der durch eine defekte Protein-Produktion ausgelöst wird.

Die Heidelberger Forschungsergebnisse sind ein Beleg dafür, dass die evolutionär verwandten Rqc2-Proteine die Qualitätskontrolle in Bakterien und in höheren Zellen in ähnlicher Weise ausüben. Die Wissenschaftler ziehen daraus den Schluss, dass dieser Wirkmechanismus schon vor mehreren Milliarden Jahren im sogenannten Urvorfahr existiert haben muss und dass diese Schutzfunktion zu den elementaren und wichtigsten Prozessen aller Zellen gehört.

So konnte Prof. Joazeiro schon in einer früheren Arbeit zeigen, dass eine Mutation, die diesen Prozess außer Kraft setzt, zur Degeneration neuronaler Zellen führt. Die Auswirkungen ähneln einer Amyotrophen Lateralsklerose (ALS), einer zerstörerischen menschlichen Erkrankung.

An den Forschungsarbeiten, die von der Deutschen Forschungsgemeinschaft unter anderem im Rahmen des Sonderforschungsbereichs „Zelluläre Qualitätskontrolle und Schadensbegrenzung“ (SFB 1036) gefördert wurden, waren auch Wissenschaftler aus Berlin und Marburg sowie den USA beteiligt. Die Ergebnisse wurden in „Cell“ veröffentlicht.

Kontakt:
Universität Heidelberg
Kommunikation und Marketing
Pressestelle, Telefon (06221) 54-2311
presse@rektorat.uni-heidelberg.de

Wissenschaftliche Ansprechpartner:

Prof. Dr. Claudio Joazeiro
Zentrum für Molekulare Biologie der Universität Heidelberg
Telefon (06221) 54-6858
c.joazeiro@zmbh.uni-heidelberg.de

Originalpublikation:

I. Lytvynenko, H. Paternoga, A. Thrun, A. Balke, T.A. Müller, C.H. Chiang, K. Nagler, G. Tsaprailis, S. Anders, I. Bischofs, J.A. Maupin-Furlow, C.M.T. Spahn, C. A.P. Joazeiro: Alanine Tails Signal Proteolysis in Bacterial Ribosome-Associated Quality Control, Cell 178, 76–90, https://doi.org/10.1016/j.cell.2019.05.002

Weitere Informationen:

http://www.zmbh.uni-heidelberg.de/Joazeiro/default.shtml

Marietta Fuhrmann-Koch | idw - Informationsdienst Wissenschaft
Weitere Informationen:
https://www.uni-heidelberg.de/de/newsroom/qualitaetskontrolle-zellen

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Immunologie - Rachenmandeln als Test-Labor
27.02.2020 | Ludwig-Maximilians-Universität München

nachricht Pestizide erhöhen Risiko für Tropenkrankheit Schistosomiasis / Belastete Gewässer fördern Zwischenwirt des Erregers
27.02.2020 | Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung - UFZ

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: Wiegende Halme auf der Handwerksmesse München

Talente-Sonderschau: Architekturstudenten der HTWK Leipzig zeigen filigrane Skulptur aus Strohhalmen – dahinter steckt eine Konstruktionsidee für organisch gekrümmte Fassaden

Swaying Straws (Wiegende Halme) heißt die Skulptur, die die zwei Architekturstudenten Fabian Eidner und Theodor Reinhardt von der Hochschule für Technik,...

Im Focus: Wissenschaftler beleuchten aktuellen Stand der Anwendung des Maschinenlernens bei Forschung an aktiven Materialien

Verfahren des Maschinenlernens haben durch die Verfügbarkeit von enormen Datenmengen in den vergangenen Jahren einen großen Zuwachs an Anwendungen in vielen Gebieten erfahren: vom Klassifizieren von Objekten, über die Analyse von Zeitreihen bis hin zur Kontrolle von Computerspielen und Fahrzeugen. In einem aktuellen Review in der Zeitschrift „Nature Machine Intelligence“ beleuchten Autoren der Universitäten Leipzig und Göteborg den aktuellen Stand der Anwendung und Anwendungsmöglichkeiten des Maschinenlernens im Bereich der Forschung an aktiven Materialien.

Als aktive Materialien bezeichnet man Systeme, die durch die Umwandlung von Energie angetrieben werden. Bestes Beispiel für aktive Materialien sind biologische...

Im Focus: Computersimulationen stellen bildlich dar, wie DNA erkannt wird, um Zellen in Stammzellen umzuwandeln

Forscher des Hubrecht-Instituts (KNAW - Niederlande) und des Max-Planck-Instituts in Münster haben entdeckt, wie ein essentielles Protein bei der Umwandlung von normalen adulten humanen Zellen in Stammzellen zur Aktivierung der genomischen DNA beiträgt. Ihre Ergebnisse werden im „Biophysical Journal“ veröffentlicht.

Die Identität einer Zelle wird dadurch bestimmt, ob die DNA zu einem beliebigen Zeitpunkt „gelesen“ oder „nicht gelesen“ wird. Die Signalisierung in der Zelle,...

Im Focus: Bayreuther Hochdruck-Forscher entdecken vielversprechendes Material für Informationstechnologien

Forscher der Universität Bayreuth haben ein ungewöhnliches Material entdeckt: Bei einer Abkühlung auf zwei Grad Celsius ändern sich seine Kristallstruktur und seine elektronischen Eigenschaften abrupt und signifikant. In diesem neuen Zustand lassen sich die Abstände zwischen Eisenatomen mithilfe von Lichtstrahlen gezielt verändern. Daraus ergeben sich hochinteressante Anwendungsmöglichkeiten im Bereich der Informationstechnologien. In der Zeitschrift „Angewandte Chemie – International Edition“ stellen die Wissenschaftler ihre Entdeckung vor. Die neuen Erkenntnisse sind aus einer engen Zusammenarbeit mit Partnereinrichtungen in Augsburg, Dresden, Hamburg und Moskau hervorgegangen.

Bei dem ungewöhnlichen Material handelt es sich um ein Eisenoxid mit der Zusammensetzung Fe₅O₆. In einem Hochdrucklabor des Bayerischen Geoinstituts (BGI),...

Im Focus: Von China an den Südpol: Mit vereinten Kräften dem Rätsel der Neutrinomassen auf der Spur

Studie von Mainzer Physikern zeigt: Experimente der nächsten Generation versprechen Antworten auf eine der aktuellsten Fragen der Neutrinophysik

Eine der spannendsten Herausforderungen der modernen Physik ist die Ordnung oder Hierarchie der Neutrinomassen. Eine aktuelle Studie, an der Physiker des...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Hate Speech bis KI: Online-Forscher_innen aus aller Welt treffen sich zur General Online Research an der HTW Berlin

28.02.2020 | Veranstaltungen

CLIMATE2020 – Weltweite Online-Klimakonferenz vom 23. bis 30. März 2020

26.02.2020 | Veranstaltungen

Automatisierung im Dienst des Menschen

25.02.2020 | Veranstaltungen

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

Asteroid in eiserner Rüstung

28.02.2020 | Geowissenschaften

Hate Speech bis KI: Online-Forscher_innen aus aller Welt treffen sich zur General Online Research an der HTW Berlin

28.02.2020 | Veranstaltungsnachrichten

UV-Licht gegen störenden Unterwasserbewuchs – Innovatives Antifouling-System des IOW jetzt reif für Serienproduktion

28.02.2020 | Energie und Elektrotechnik

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