Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Wie Hefezellen ihren Fetthaushalt regulieren

21.06.2016

Wie Hefezellen die Verfügbarkeit von Fetten in der Nahrung messen und die Produktion ihrer Membranfette daran anpassen, hat eine Frankfurter Forschergruppe der Goethe Universität und des Max-Planck Instituts für Biophysik herausgefunden. Damit eröffnen sich neue Möglichkeiten, die Produktion und Verteilung verschiedenster Fettsäuren und Cholesterin in den Zellen unseres Körpers besser zu verstehen und in Zukunft kontrollierbar zu machen, berichten die Forscher in der aktuellen Ausgabe des Journals „Molecular Cell“.

Nicht nur der Mensch, sondern jede seiner Körperzellen muss auf ihren Fetthaushalt achten. Insbesondere in der Zellmembran erfüllen Fette hoch spezialisierte Funktionen. Wie Hefezellen die Verfügbarkeit von Fetten in der Nahrung messen und die Produktion ihrer Membranfette daran anpassen, hat eine Frankfurter Forschergruppe am Buchmann Institut für Molekulare Lebenswissenschaften (BMLS) der Goethe Universität zusammen mit Kollegen am Max-Planck Institut für Biophysik jetzt herausgefunden. Damit eröffnen sich neue Möglichkeiten, die Produktion und Verteilung verschiedenster Fettsäuren und Cholesterin in den Zellen unseres Körpers besser zu verstehen und in Zukunft kontrollierbar zu machen, berichten die Forscher in der aktuellen Ausgabe des Journals „Molecular Cell“.


Die Membran aus gesättigten Membranfetten aktiviert den Sensor (grün) und regt die Synthese ungesättigter Fettsäuren an. In den locker gepackten ungesättigten Membranfette bleibt der Sensor inaktiv.

Robert Ernst

Ein Blick in das Kühlregal des Supermarktes zeigt: Wenig Fett, weniger Fett und gar kein Fett liegen im Trend. Doch Fette sind essentiell für das Überleben unserer Zellen, denn sie bilden das Grundgerüst der biologischen Membranen, welche die Zelle nach außen hin abgrenzen und nach innen in Funktionseinheiten unterteilen. So können gegenläufige Prozesse wie der Aufbau von Energiespeichern und die Fettverbrennung getrennt voneinander in derselben Zelle ablaufen.

„Die Membranfette haben eine Vielzahl lebenswichtiger, zellulärer Funktionen. Sie beeinflussen die Signalübertragung zwischen den Zellen, aber auch innerhalb einer Zelle“, erklärt Prof. Robert Ernst, dessen Forschergruppe am BMLS den versteckten Funktionen der Fette schon seit Jahren auf der Spur ist. „Hormon-produzierende Zellen sind besonders anfällig und haben oft Schwierigkeiten, ihren Fettsäuregehalt zu regulieren. Eine Störung dieser Regulation kann aber zum Zelltod führen und - je nach Zelltyp - Krankheiten wie Diabetes auslösen.“

Die ersten Beobachtungen, dass Lebewesen wie Bakterien ihre Fettsäureproduktion an veränderte Umgebungstemperaturen anpassen können, liegen bereits einige Jahrzehnte zurück. Doch bis vor kurzem rätselten Forscher, wie höhere Organismen, zu denen auch Hefepilze gehören, den Anteil gesättigter und ungesättigter Fettsäuren messen und regulieren. Gefördert durch die Deutsche Forschungsgemeinschaft und die Max-Planck Gesellschaft haben die Arbeitsgruppe um Robert Ernst und Gerhard Hummer vom Max-Planck Institut für Biophysik diese fundamental wichtige Frage erforscht.

Um den Wirkmechanismus eines Membransensors beschreiben zu können, der den Sättigungsgrad im Hefepilz misst, verwendeten die Wissenschaftler einerseits gentechnische und biochemische Methoden. Andererseits simulierten sie die Bewegung von Membranfetten und die dabei wirkenden Kräfte über den Zeitraum von einigen Millisekunden durch umfangreiche molekulardynamische Simulationen.

Wie sie herausfanden, basiert der Mechanismus auf zwei Zylinder-förmigen Strukturen, die sich in biologischen Membranen aneinander lagern. Sie besitzen je eine raue und eine glatte Oberfläche und drehen sich umeinander, wie wenn man zwei Finger in einen Kuchenteig steckt, um durch Drehen zu erfühlen, ob genug Butter darin ist. Da sich gesättigte Membranfette nicht ideal an die raue Oberfläche anlagern können, ungesättigte Fette diese allerdings bevorzugen, ändert sich die Struktur des Fettsensors, wenn ein hoher Anteil gesättigter Membranfette vorliegt. Diese Strukturänderung erlaubt es dann, die Synthese ungesättigter Fettsäuren zu aktivieren.

„Diese Erkenntnis ist ein Türöffner für viele weitere Studien“, prognostiziert Robert Ernst „Mit dem Wissen über diesen subtilen Mechanismus im Hefepilz können wir jetzt zielgerichtet nach weiteren Sensoren suchen, welche die Produktion und Verteilung verschiedenster Fettsäuren und Cholesterin in unserem Körper überwachen und kontrollieren.“ Im Hinblick auf das weitreichende Potential der gewonnenen Erkenntnisse, soll demnächst unter der Mitarbeit der Frankfurter Forscher eine internationale Konferenz organisiert werden, die sich speziell mit der Regulation von Fettsäuren in Membranlipiden beschäftigt. Die Organisatoren erwarten, dass vielfältigen Funktionen der Membranfette künftig unter einem neuen Blickwinkel gesehen werden und dass Hormon-produzierende Zellen gezielter unterstützt werden können.

Publikation:
Roberto Covino, Stephanie Ballweg, Claudius Stordeur, Jonas B. Michaelis, Kristina Puth, Florian Wernig, Amir Bahrami, Andreas M. Ernst, Gerhard Hummer, und Robert Ernst: A Eukaryotic Sensor for Membrane Lipid Saturation, Molecular Cell (2016), http://dx.doi.org/10.1016/j.molcel.2016.05.015

Eine Grafik zum Download finden Sie hier: http://www.muk.uni-frankfurt.de/62062979?

Bildtext: Während eine Membran aus gesättigten Membranfetten den Sensor aktiviert (grün) und die Synthese ungesättigter Fettsäuren anregt, führt die lockere Packung der ungesättigten Membranfette zur Inaktivierung des Sensors. Dabei drehen sich die Zylinder-förmigen Messfühler in der Membran überaus leichtgängig gegeneinander, so dass ihre raue Oberfläche entweder nach innen (grün) oder nach außen (rot) zeigt. Der Kampf von David, ein Membranfett von 800 Dalton (1 Dalton entspricht der Masse von einem Wasserstoffatom) gegen Goliath, ein Sensor von 120.000 Dalton, wird durch kollektive Kräfte in der Membran (blaue Pfeile) entschieden.
Urheber: Robert Ernst

Ein Video der tanzenden Fettsensoren finden Sie hier:
https://www.youtube.com/watch?v=qFxevhxVDdY

Beschreibung:
Tanzende Lipid-Sensoren in einer Membran des Hefepilzes
Seit Jahrzehnten fragen sich Forscher, wie Zellen das Verhältnis von gesättigten und ungesättigten Fettsäuren in ihren Zellmembranen messen. Die Antwort ist denkbar einfach: Durch tänzerischen Bewegungen werden physikalische Eigenschaften der Membran erfühlt, die durch das Verhältnis der Fettsäuren bestimmt werden.
Urheber der Simulation: Dr. Roberto Covino (MPI of Biophysics)
Musik: Barcarolle aus „Hoffmanns Erzählungen“ von Jacques Offenbach.
Quelle: www.sonofind.com

Informationen: Prof. Robert Ernst, Buchmann Institut für Molekulare Lebenswissenschaften, Campus Riedberg, Tel.: (069) 798-42524, ernst@em.uni-frankfurt.de.

Die Goethe-Universität ist eine forschungsstarke Hochschule in der europäischen Finanzmetropole Frankfurt. 1914 mit privaten Mitteln überwiegend jüdischer Stifter gegründet, hat sie seitdem Pionierleistungen erbracht auf den Feldern der Sozial-, Gesellschafts- und Wirtschaftswissenschaften, Medizin, Quantenphysik, Hirnforschung und Arbeitsrecht. Am 1. Januar 2008 gewann sie mit der Rückkehr zu ihren historischen Wurzeln als Stiftungsuniversität ein hohes Maß an Selbstverantwortung. Heute ist sie eine der zehn drittmittelstärksten und drei größten Universitäten Deutschlands mit drei Exzellenzclustern in Medizin, Lebenswissenschaften sowie Geisteswissenschaften. Zusammen mit der Technischen Universität Darmstadt und der Universität Mainz ist sie Partner der länderübergreifenden strategischen Universitätsallianz Rhein-Main. Aktuelle Nachrichten aus Wissenschaft, Lehre und Gesellschaft in GOETHE-UNI online (www.aktuelles.uni-frankfurt.de)

Herausgeber: Die Präsidentin
Abteilung PR & Kommunikation,
60629 Frankfurt am Main
Redaktion: Dr. Anne Hardy, Referentin für Wissenschaftskommunikation
Theodor-W.-Adorno-Platz 1, 60323 Frankfurt am Main
Telefon (069) 798 – 1 24 98, Telefax (069) 798 – 763 12531,
E-Mail hardy@pvw.uni-frankfurt.de
Internet: www.uni-frankfurt.de

Dr. Anne Hardy | idw - Informationsdienst Wissenschaft

Weitere Berichte zu: Fetthaushalt Fettsäuren Hefezellen Membran Molecular Cell Sensor Synthese Zelle Zellen

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Antibiotikaresistenzen im Fokus der Forschung
12.12.2018 | Deutsches Zentrum für Infektionsforschung

nachricht Tödliche Kombination: Medikamenten-Cocktail dreht Krebszellen den Saft ab
12.12.2018 | Universität Basel

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: Tödliche Kombination: Medikamenten-Cocktail dreht Krebszellen den Saft ab

Zusammen mit einem Blutdrucksenker hemmt ein häufig verwendetes Diabetes-Medikament gezielt das Krebswachstum – dies haben Forschende am Biozentrum der Universität Basel vor zwei Jahren entdeckt. In einer Folgestudie, die kürzlich in «Cell Reports» veröffentlicht wurde, berichten die Wissenschaftler nun, dass dieser Medikamenten-Cocktail die Energieversorgung von Krebszellen kappt und sie dadurch abtötet.

Das oft verschriebene Diabetes-Medikament Metformin senkt nicht nur den Blutzuckerspiegel, sondern hat auch eine krebshemmende Wirkung. Jedoch ist die gängige...

Im Focus: Lethal combination: Drug cocktail turns off the juice to cancer cells

A widely used diabetes medication combined with an antihypertensive drug specifically inhibits tumor growth – this was discovered by researchers from the University of Basel’s Biozentrum two years ago. In a follow-up study, recently published in “Cell Reports”, the scientists report that this drug cocktail induces cancer cell death by switching off their energy supply.

The widely used anti-diabetes drug metformin not only reduces blood sugar but also has an anti-cancer effect. However, the metformin dose commonly used in the...

Im Focus: New Foldable Drone Flies through Narrow Holes in Rescue Missions

A research team from the University of Zurich has developed a new drone that can retract its propeller arms in flight and make itself small to fit through narrow gaps and holes. This is particularly useful when searching for victims of natural disasters.

Inspecting a damaged building after an earthquake or during a fire is exactly the kind of job that human rescuers would like drones to do for them. A flying...

Im Focus: Neuartige Lasertechnik für chemische Sensoren in Mikrochip-Größe

Von „Frequenzkämmen“ spricht man bei speziellem Laserlicht, das sich optimal für chemische Sensoren eignet. Eine revolutionäre Technik der TU Wien erzeugt dieses Licht nun viel einfacher und robuster als bisher.

Ein gewöhnlicher Laser hat genau eine Farbe. Alle Photonen, die er abstrahlt, haben genau dieselbe Wellenlänge. Es gibt allerdings auch Laser, deren Licht...

Im Focus: Topological material switched off and on for the first time

Key advance for future topological transistors

Over the last decade, there has been much excitement about the discovery, recognised by the Nobel Prize in Physics only two years ago, that there are two types...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

ICTM Conference 2019 in Aachen: Digitalisierung als Zukunftstrend für den Turbomaschinenbau

12.12.2018 | Veranstaltungen

DFG unterstützt Kongresse und Tagungen - Januar und Februar 2019

11.12.2018 | Veranstaltungen

Eine Norm für die Reinheitsbestimmung aller Medizinprodukte

10.12.2018 | Veranstaltungen

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

Biofilme generieren ihre Nährstoffversorgung selbst

12.12.2018 | Interdisziplinäre Forschung

Tanz mit dem Feind

12.12.2018 | Physik Astronomie

Künstliches Perlmutt nach Mass

12.12.2018 | Materialwissenschaften

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