Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Was den Golgi im Innersten zusammenhält

08.09.2015

Der Golgi-Apparat dient der Zelle als molekulare Poststelle und sendet ihre unzähligen Proteine an die jeweiligen Wirkungsorte. Um Proteine korrekt markieren und sortieren zu können, hat der Golgi einen ganz spezifischen Aufbau.

Er besteht aus flachen, Membran-umhüllten Hohlräumen (Zisternen), die dicht aufeinander gestapelt sind – ähnlich einem Stapel Pfannkuchen. Forscher am Max-Planck-Institut für Biochemie in Martinsried bei München haben jetzt neue Strukturen in diesen Zisternen entdeckt. „Mit Hilfe der Cryo-Elektronentomografie konnten wir zeigen, dass die Zisternen durch Linkerproteine zusammengehalten werden“, erklärt Benjamin Engel, Erstautor der Studie.


Wie ein Reißverschluss halten Linkerproteine (farbig dargestellt) die Zisternen des Golgi-Apparates zusammen.

Sahradha Albert / Copyright: MPI für Biochemie

Nachdem Proteine am Endoplasmatischen Retikulum gebildet wurden, gelangen sie in den Golgi-Apparat und durchwandern die verschiedenen Zisternen. Dabei erhalten sie eine Vielzahl von Modifikationen und werden für den Transport an ihren Bestimmungsort innerhalb oder außerhalb der Zelle in Vesikel verpackt.

Die spezifische Architektur des Golgi-Apparates ist essentiell, um das Modifizieren und Sortieren der Proteine zu steuern. In den verschiedenen Zisternen befinden sich unterschiedliche Golgi-Enzyme, welche die jeweils nötigen Modifikationen vornehmen. Doch wie entsteht dieser ausgeklügelte Aufbau? Max-Planck-Wissenschaftler konnten nun Licht ins Dunkel bringen, indem sie den Golgi-Apparat der Alge Chlamydomonas mit Hilfe der in situ Kryo-Elektronentomografie näher untersuchten.

Bisher konnten Forscher nur herkömmliche Methoden der Elektronenmikroskopie nutzen, um zelluläre Strukturen zu untersuchen. Die Schritte, die bei diesen Methoden zur Vorbereitung notwendig waren, schädigten die Proben und machten es Forschern unmöglich, feine molekulare Details zu beobachten. Wissenschaftler aus der Abteilung „Molekulare Strukturbiologie“ um Wolfgang Baumeister haben daher eine neue Methode entwickelt: die in situ Kryo-Elektronentomografie.

Die Zelle wird schockartig gefroren, um so ihre filigranen Strukturen zu erhalten. Dann schneiden die Forscher mit einem fokussierten Ionenstrahl winzige „Fenster“ in die Zelle und legen so ihr Innerstes frei. Mit einem Elektronenmikroskop erhalten sie anschließend einen ungetrübten Blick in das Innere der Zelle.

Experten nahmen lange an, dass die Zisternen des Golgi-Apparats nicht von Linkerproteinen zusammengehalten werden. Erst die Kryo-Elektronentomografie konnte die regelmäßigen Proteinanordnungen (siehe Abbildung) aufspüren. „Die Linkerproteine halten zwei Zisternenmembranen zusammen, ähnlich einem Reißverschluss bei einer Jacke“, erläutert Doktorand Shoh Asano, Co-Autor der Studie.

Benjamin Engel und seine Kollegen glauben, dass die Linkerproteine mehrere Funktionen haben könnten, um dem Golgi bei seiner Aufgabe als zelluläre Poststelle zu helfen. Definieren sie beispielsweise Sub-Hohlräume, welche die Enzymreaktionen zum Modifizieren der Proteine beschleunigen? Zwingen die Linkerproteine größere Proteine an den Rand des Golgis, wo sie in Vesikel verpackt werden können? Dies sind Fragen, welche die Forscher in Zukunft beantworten möchten.

Originalpublikation
B. D. Engel, M. Schaffer, S. Albert, S. Asano, J. M. Plitzko and W. Baumeister: In situ structural analysis of Golgi intracisternal protein arrays. Proceedings of the National Academy of Sciences USA, September 8, 2015
Doi: 10.1073/pnas.1515337112

Kontakt
Prof. Dr. Wolfgang Baumeister
Molekulare Strukturbiologie
Max-Planck-Institut für Biochemie
Am Klopferspitz 18
82152 Martinsried
E-Mail: baumeist@biochem.mpg.de
http://www.biochem.mpg.de/baumeister

Anja Konschak
Öffentlichkeitsarbeit
Max-Planck-Institut für Biochemie
Am Klopferspitz 18
82152 Martinsried
Tel. +49 89 8578-2824
E-Mail: konschak@biochem.mpg.de
http://www.biochem.mpg.de

Weitere Informationen:

http://www.biochem.mpg.de/news - Weitere Pressemitteilung des MPI für Biochemie
http://www.biochem.mpg.de/baumeister - Webseite der Forschungsabteilung "Molekulare Strukturbiologie" (Wolfgang Baumeister)

Anja Konschak | Max-Planck-Institut für Biochemie

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