Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Wie Proteine Zellen stabil machen

21.02.2017

Eine Zellmembran hat viele Aufgaben. Sie muss nicht nur verschiedenen Belastungen standhalten, sondern auch den Transport von Substanzen ins Zellinnere sicherstellen. Das funktioniert nur, wenn Zellen ihre Oberfläche entsprechend anpassen können. Besonders wichtig sind hierbei kleine Einstülpungen in der Membran, sogenannte Caveolae. Das Protein EHD2 hilft dabei, diese Einstülpungen zu bilden und wieder aufzulösen.

Das hat ein internationales Forscherteam unter Federführung der Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg (MLU) und der Universität Umeå in Schweden herausgefunden und jetzt im internationalen Fachjournal "Proceedings of the National Academy of Sciences" (PNAS) veröffentlicht.

Mit Hilfe der nur wenige Nanometer großen Einstülpungen kann sich jede Zelle an ihre Umgebung anpassen oder Stoffe aufnehmen, um diese ins Zellinnere zu transportieren. Bilden sich die Einstülpungen, zieht sich die Zellmembran zusammen - ohne die Einstülpungen wird sie wieder größer. Ist dieser Vorgang gestört, kann das zu schweren Muskel- oder Fettzell-Erkrankungen führen oder etwa die Blutgefäße beschädigen.

Bereits bekannt war, dass das Protein EHD2 bei der Caveolae-Bildung eine zentrale Rolle spielt. "Das Protein bindet an bestimmte Stellen der Zellmembran und sorgt dafür, dass sich die Oberfläche nach innen wölbt oder wieder gerade zieht", erklärt Dr. Christian Schwieger von der Arbeitsgruppe für Biophysikalische Chemie der MLU.

Der genaue Vorgang, wie das Protein an die Membran andockt, war dagegen bislang unbekannt: Im Normalzustand ist es nämlich gar nicht bindungsfähig. Damit es seine Wirkung an der Zellmembran entfalten kann, muss sich die Struktur von EHD2 verändern. Genau diese veränderte Struktur lässt sich mit den gängigen Methoden der Proteinforschung aber nur schwer analysieren.

Deshalb verwendeten die Forscher eine neue Methode der Infrarotspektroskopie. "Damit ist es möglich zu beobachten, wie ein Protein bestimmte Lichtfrequenzen reflektiert oder absorbiert. Darüber lassen sich wiederum Aussagen über die Struktur des Proteins treffen, wie es auch in einer Zelle vorliegt", so Schwieger weiter. Die Arbeiten der halleschen Chemiker an diesem Verfahren, der Infrarot-Reflexions-Absorptions-Spektroskopie, sind weltweit führend.

Durch weitere Computersimulationen ist Schwieger der Struktur des gebundenen EHD2 auf die Schliche gekommen. Das Forscherteam konnte nun zeigen, dass es einen mechanistischen Kreislauf gibt, der die Bildung der Einstülpungen auf der Zellmembran steuert: Mit der Hilfe des Moleküls ATP, bekannt Energielieferant der Zellen, lässt sich die Form von EHD2 so verändern, dass es an die Zellmembran andocken kann.

Mehrere EHD2-Proteine reihen sich an der jeweiligen Stelle wie auf einer Perlenkette hintereinander. Dadurch wird die Oberfläche an dieser Stelle gekrümmt und es entstehen die kleinen Einstülpungen. Ist nicht mehr genügend ATP vorhanden, löst sich das Protein wieder von der Membran - Protein und Zelloberfläche nehmen wieder ihre ursprüngliche Form an, oder die Caveolae lösen sich von der Membran und treten ihren Weg ins Zellinnere an.

"Unsere Forschung zeigt, wie der von uns beschriebene mechanistische Kreislauf von EHD2 eine zentrale Rolle bei der Eigenschaft von Caveolae spielt, die Zellmembran zu stabilisieren", sagt Prof. Dr. Richard Lundmark von der Universität Umeå.

Die von den schwedischen und deutschen Wissenschaftlern vorgestellte Methode könnte in Zukunft dabei helfen, andere Proteine und deren Struktur unter realistischen Bedingungen zu untersuchen.

Zur Publikation: Hoernke et al. "EHD2 restrains dynamics of caveolae by an ATP-dependent, membrane-bound, open conformation" PNAS, 2017, DOI: 10.1073/pnas.1614066114

Tom Leonhardt | idw - Informationsdienst Wissenschaft
Weitere Informationen:
http://www.uni-halle.de

Weitere Berichte zu: EHD2 Einstülpungen Infrarotspektroskopie Membran Zellen Zellinnere Zellmembran protein

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Need for speed: Warum Malaria-Parasiten schneller sind als die menschlichen Abwehrzellen
20.07.2018 | Universitätsklinikum Heidelberg

nachricht Erwiesen: Mücken können tropisches Chikungunya-Virus auch bei niedrigen Temperaturen verbreiten
20.07.2018 | Bernhard-Nocht-Institut für Tropenmedizin

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: Future electronic components to be printed like newspapers

A new manufacturing technique uses a process similar to newspaper printing to form smoother and more flexible metals for making ultrafast electronic devices.

The low-cost process, developed by Purdue University researchers, combines tools already used in industry for manufacturing metals on a large scale, but uses...

Im Focus: Rostocker Forscher entwickeln autonom fahrende Kräne

Industriepartner kommen aus sechs Ländern

Autonom fahrende, intelligente Kräne und Hebezeuge – dieser Ingenieurs-Traum könnte in den nächsten drei Jahren zur Wirklichkeit werden. Forscher aus dem...

Im Focus: Superscharfe Bilder von der neuen Adaptiven Optik des VLT

Das Very Large Telescope (VLT) der ESO hat das erste Licht mit einem neuen Modus Adaptiver Optik erreicht, die als Lasertomografie bezeichnet wird – und hat in diesem Rahmen bemerkenswert scharfe Testbilder vom Planeten Neptun, von Sternhaufen und anderen Objekten aufgenommen. Das bahnbrechende MUSE-Instrument kann ab sofort im sogenannten Narrow-Field-Modus mit dem adaptiven Optikmodul GALACSI diese neue Technik nutzen, um Turbulenzen in verschiedenen Höhen in der Erdatmosphäre zu korrigieren. Damit ist jetzt möglich, Bilder vom Erdboden im sichtbaren Licht aufzunehmen, die schärfer sind als die des NASA/ESA Hubble-Weltraumteleskops. Die Kombination aus exquisiter Bildschärfe und den spektroskopischen Fähigkeiten von MUSE wird es den Astronomen ermöglichen, die Eigenschaften astronomischer Objekte viel detaillierter als bisher zu untersuchen.

Das MUSE-Instrument (kurz für Multi Unit Spectroscopic Explorer) am Very Large Telescope (VLT) der ESO arbeitet mit einer adaptiven Optikeinheit namens GALACSI. Dabei kommt auch die Laser Guide Stars Facility, kurz ...

Im Focus: Diamant – ein unverzichtbarer Werkstoff der Fusionstechnologie

Forscher am KIT entwickeln Fenstereinheiten mit Diamantscheiben für Fusionsreaktoren – Neue Scheibe mit Rekorddurchmesser von 180 Millimetern

Klimafreundliche und fast unbegrenzte Energie aus dem Fusionskraftwerk – für dieses Ziel kooperieren Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler weltweit. Bislang...

Im Focus: Wiener Forscher finden vollkommen neues Konzept zur Messung von Quantenverschränkung

Quantenphysiker/innen der ÖAW entwickelten eine neuartige Methode für den Nachweis von hochdimensional verschränkten Quantensystemen. Diese ermöglicht mehr Effizienz, Sicherheit und eine weitaus geringere Fehleranfälligkeit gegenüber bisher gängigen Mess-Methoden, wie die Forscher/innen nun im Fachmagazin „Nature Physics“ berichten.

Die Vision einer vollständig abhörsicheren Übertragung von Information rückt dank der Verschränkung von Quantenteilchen immer mehr in Reichweite. Wird eine...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Stadtklima verbessern, Energiemix optimieren, sauberes Trinkwasser bereitstellen

19.07.2018 | Veranstaltungen

Innovation – the name of the game

18.07.2018 | Veranstaltungen

Wie geht es unserer Ostsee? Ein aktueller Zustandsbericht

17.07.2018 | Veranstaltungen

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

Neue Anwendungen für Mikrolaser in der Quanten-Nanophotonik

20.07.2018 | Physik Astronomie

Need for speed: Warum Malaria-Parasiten schneller sind als die menschlichen Abwehrzellen

20.07.2018 | Biowissenschaften Chemie

Die Gene sind nicht schuld

20.07.2018 | Medizin Gesundheit

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