Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Warum der zweite genetische Code anders ist

03.11.2008
Oxidativer Stress erklärt die Entstehung eines separaten genetischen Codes in Mitochondrien - Titelgeschichte im Wissenschaftsjournal PNAS

Fast 30 Jahre nach seiner Entdeckung scheint das Rätsel um den Ursprung des zweiten genetischen Codes beim Menschen gelöst zu sein. Wissenschaftler der Johannes Gutenberg-Universität Mainz haben eine Erklärung dafür gefunden, warum der Mensch und die meisten Tiere in den Mitochondrien einen zweiten genetischen Code besitzen, der die Information der Erbsubstanz DNA für den Aufbau von Proteinen übersetzt.

"Nach unseren Erkenntnissen dient der zweite genetische Code in den Mitochondrien zur Bildung von ganz speziellen Proteinen, die gegen oxidativen Stress wesentlich besser geschützt sind", teilt Juniorprofessor Dr. Bernd Moosmann vom Institut für Physiologische Chemie und Pathobiochemie der Universität Mainz mit. Das Wissenschaftsmagazin Proceedings of the National Academy of Sciences hat die Entdeckung in seiner jüngsten Ausgabe als Titelgeschichte veröffentlicht.

Erbinformation wird in Form von DNA von Generation zu Generation weitergegeben. Genutzt wird diese Information jedoch ganz überwiegend zum Aufbau von Proteinen, den Hauptbausteinen jeder Zelle. Der Informationsgehalt der DNA muss somit fortwährend in einer eindeutig festgelegten Weise in Proteine übersetzt werden. Die dafür notwendige Übersetzungstabelle ist der genetische Code. Dieser Code ist im Prinzip bei allen Lebewesen identisch; der Mensch benutzt denselben universellen Standard-Code wie sämtliche anderen Tiere, Pflanzen oder Pilze.

Außergewöhnlich überraschend war deswegen im Jahr 1979 die Entdeckung, dass der Mensch und ein relativ großer Teil des Tierreichs noch eine zweite Übersetzungstabelle verwenden, nämlich in den Mitochondrien. Mitochondrien sind winzige Organellen im Inneren jeder Zelle, die eine eigene DNA besitzen und über diese ein gutes Dutzend Proteine vererben, welche eine zentrale Rolle bei der zellulären Atmung, also der Umwandlung von Sauerstoff in chemische Energie, spielen.

Die Wissenschaftler der Arbeitsgruppe Evolutionäre Pathobiochemie vom Institut für Physiologische Chemie und Pathobiochemie der Johannes Gutenberg-Universität Mainz haben nun zum ersten Mal eine Erklärung dafür gefunden, warum der Mensch diesen zweiten genetischen Code überhaupt besitzt und nicht einfach durchgängig den Standard-Code verwendet. Der zweite Code, so die Erklärung, führt zur Synthese von strukturell abnormalen Proteinen, die dafür aber vor gradueller oxidativer Zerstörung durch freie Radikale geschützt sind. "Das ist gerade in den Mitochondrien besonders wichtig, weil bei hohem Sauerstoffumsatz fast immer freie Radikale entstehen", so Moosmann.

Der Hauptunterschied zwischen den beiden genetischen Codes besteht in der veränderten Übersetzung einer bestimmten, sehr häufigen Kodierfunktion. In den Mitochondrien erfolgt eine Übersetzung in die Aminosäure Methionin, die dann in Proteine eingebaut wird. Die Biochemiker konnten nachweisen, dass es hierdurch zu einer massiven Ansammlung von Methionin auf der Oberfläche der Proteine kommt. Dadurch sind diese Proteine vor Oxidation geschützt, weil das Methionin die angreifenden freien Radikale schon an der Proteinoberfläche abfängt. Die Methionine selbst werden dabei nach und nach verbraucht und somit für die Aufrechterhaltung der strukturellen Integrität des gesamten Proteinkomplexes geopfert.

Zum Nachweis dieses in der Biochemie höchst ungewöhnlichen Prinzips entwarfen die Forscher einen multidisziplinären Ansatz aus Bioinformatik, Molecular Modelling, organisch-chemischer Synthese und Analytik sowie klassischer Zellbiologie und konnten so die beschriebenen Zusammenhänge einzeln nachvollziehen. Ihre neuen Erkenntnisse, die vollständig an der Universität Mainz erarbeitet worden sind, wurden von der renommierten Zeitschrift Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America (PNAS) in der Ausgabe vom 28. Oktober 2008 unter der Überschrift "Mitochondrial methionine and oxidative stress" als Aufmacher präsentiert.

Kontakt und Informationen:
Jun.-Prof. Dr. Bernd Moosmann
Institut für Physiologische Chemie und Pathobiochemie
Johannes Gutenberg-Universität Mainz
Tel. +49 6131 39-26707, -20186; Fax +49 6131 39-20185
E-Mail: moosmann@uni-mainz.de

Petra Giegerich | idw
Weitere Informationen:
http://www.pnas.org
http://www.uni-mainz.de/FB/Medizin/PhysiolChemie/patho/ag_moosmann.htm

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Optische Kontrolle von Herzfrequenz oder Insulinsekretion durch lichtschaltbaren Wirkstoff
17.07.2018 | Heinrich-Heine-Universität Düsseldorf

nachricht Künstliche neuronale Netze helfen, das Gehirn zu kartieren
17.07.2018 | Max-Planck-Institut für Neurobiologie

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: 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...

Im Focus: Was passiert, wenn wir das Atomgitter eines Magneten plötzlich aufheizen?

„Wir haben jetzt ein klares Bild davon, wie das heiße Atomgitter und die kalten magnetischen Spins eines ferrimagnetischen Nichtleiters miteinander ins Gleichgewicht gelangen“, sagt Ilie Radu, Wissenschaftler am Max-Born-Institut in Berlin. Das internationale Forscherteam fand heraus, dass eine Energieübertragung sehr schnell stattfindet und zu einem neuartigen Zustand der Materie führt, in dem die Spins zwar heiß sind, aber noch nicht ihr gesamtes magnetisches Moment verringert haben. Dieser „Spinüberdruck“ wird durch wesentlich langsamere Prozesse abgebaut, die eine Abgabe von Drehimpuls an das Gitter ermöglichen. Die Forschungsergebnisse sind jetzt in "Science Advances" erschienen.

Magnete faszinieren die Menschheit bereits seit mehreren tausend Jahren und sind im Zeitalter der digitalen Datenspeicherung von großer praktischer Bedeutung....

Im Focus: Erste Beweise für Quelle extragalaktischer Teilchen

Zum ersten Mal ist es gelungen, die kosmische Herkunft höchstenergetischer Neutrinos zu bestimmen. Eine Forschungsgruppe um IceCube-Wissenschaftlerin Elisa Resconi, Sprecherin des Sonderforschungsbereichs SFB1258 an der Technischen Universität München (TUM), liefert ein wichtiges Indiz in der Beweiskette, dass die vom Neutrino-Teleskop IceCube am Südpol detektierten Teilchen mit hoher Wahrscheinlichkeit von einer Galaxie in vier Milliarden Lichtjahren Entfernung stammen.

Um andere Ursprünge mit Gewissheit auszuschließen, untersuchte das Team um die Neutrino-Physikerin Elisa Resconi von der TU München und den Astronom und...

Im Focus: First evidence on the source of extragalactic particles

For the first time ever, scientists have determined the cosmic origin of highest-energy neutrinos. A research group led by IceCube scientist Elisa Resconi, spokesperson of the Collaborative Research Center SFB1258 at the Technical University of Munich (TUM), provides an important piece of evidence that the particles detected by the IceCube neutrino telescope at the South Pole originate from a galaxy four billion light-years away from Earth.

To rule out other origins with certainty, the team led by neutrino physicist Elisa Resconi from the Technical University of Munich and multi-wavelength...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Wie geht es unserer Ostsee? Ein aktueller Zustandsbericht

17.07.2018 | Veranstaltungen

Interdisziplinäre Konferenz: Diabetesforscher und Bioingenieure diskutieren Forschungskonzepte

13.07.2018 | Veranstaltungen

Conference on Laser Polishing – LaP: Feintuning für Oberflächen

12.07.2018 | Veranstaltungen

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

Optische Kontrolle von Herzfrequenz oder Insulinsekretion durch lichtschaltbaren Wirkstoff

17.07.2018 | Biowissenschaften Chemie

Umweltressourcen nachhaltig nutzen

17.07.2018 | Ökologie Umwelt- Naturschutz

Textilien 4.0: Smarte Kleidung und Wearables als Innovation

17.07.2018 | Innovative Produkte

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