Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Forscher untersuchen Rolle der Zellmembran bei der Entstehung chronischer Krankheiten

10.12.2019

Viele Krankheiten, etwa Diabetes oder die Nichtalkoholische Fettleber, haben ihre Ursachen in molekularen Abläufen der Körperzellen. Die genauen Mechanismen, wie solche Krankheiten entstehen, sind bisher kaum verstanden. Ein Team um Professor Robert Ernst wird nun der Frage nachgehen, inwieweit ein gestörtes Gleichgewicht von Fetten und Proteinen in der Zellmembran Krankheiten auslösen kann. Die EU fördert das Projekt mit knapp zwei Millionen Euro aus einem ERC Consolidator Grant, wie sie heute bekanntgegeben hat.

Stress macht uns krank. Von dieser Erkenntnis profitiert inzwischen eine ganze Industrie, von der Wellnessbranche bis hin zum boomenden Wander-Tourismus, die den stressgeplagten Zeitgenossen des Informationszeitalters Entspannung bringen sollen.


Prof. Dr. Robert Ernst

Universität des Saarlandes/Thorsten Mohr

Was für den Menschen im Ganzen gilt, gilt auch für seine Bausteine: Forscher sprechen vom „Zellstress“, wenn Körperzellen aus dem Gleichgewicht kommen und nicht mehr so funktionieren, wie sie sollen. Zellstress – und infolgedessen womöglich eine chronische Krankheit – entsteht beispielsweise, wenn bestimmte Stoffe in den Zellen nicht mehr in ihrem natürlichen Gleichgewicht sind.

In ihrem heute bewilligten Forschungsprojekt, das mit rund zwei Millionen Euro von der Europäischen Union gefördert wird, möchten die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler um den Professor für Molekularbiologie, Robert Ernst, herausfinden, wie ein Ungleichgewicht von Membranfetten (Lipiden) und Eiweißen (Proteinen) in Zellmembranen zu Zellstress und damit zu Krankheiten führen kann – und wie dieser Zellstress wieder abgebaut werden kann. Dazu gilt es, die Mechanismen innerhalb einer Zelle zu durchschauen, die dazu führen, dass eine Zelle das Gleichgewicht der Stoffe erkennen und steuern kann.

„Denn das ist eine der fundamentalen Frage, die seit langem bekannt ist, die wir bisher aber nicht beantworten konnten: Wie erkennt eine Zelle überhaupt, wann genug Lipide und Proteine vorhanden sind?“, erläutert der Biowissenschaftler, der sich auf Entscheidungsprozesse in und an Zellmembranen spezialisiert hat.

Diese Frage konnte bisher aus einem recht banal klingenden Grund nicht untersucht werden: Es fehlte am Handwerkszeug. „Bisher konnten wir schlicht noch gar keine hochreinen Membranen gewinnen, um die Proteindichte darin genau zu bestimmen“, erläutert Robert Ernst.

Klassische Verfahren der Membrangewinnung sind zumeist „verunreinigt“ und liefern eher eine wilde Mischung unterschiedlichster Membranen. Damit können Wissenschaftler aber keine Messungen und Experimente durchführen, um die Mechanismen des Gleichgewichts zwischen der Lipid- und Proteinsynthese zu entschlüsseln.

„Wir haben in den vergangenen Jahren aber eine Methode entwickelt, wie wir genau solche hochreinen Zellmembranen gewinnen können, so dass wir den Einfluss der Proteindichte in der Membran bei der Untersuchung von Krankheiten nun erforschen können“, sagt der Wissenschaftler. „Denn wir vermuten, dass die Zellmembran bisher unterschätzt wird, wenn es um die Entstehung von Krankheiten geht.“

Im EU-geförderten Forschungsprojekt „MemDense - Cellular control of membrane protein crowding“ möchten die Wissenschaftler nun untersuchen, wie ein Ungleichgewicht von Proteinen und Lipiden in der Zelle entsteht und chronischen Zellstress auslösen kann.

Denn die Wissenschaftler haben einen Teufelskreis erkannt, der eigentlich keinen Sinn ergibt. Sie haben im Labor Hefezellen mit gesättigten Fettsäuren regelrecht überflutet. Die Reaktion auf dieses massive Ungleichgewicht ist die Stressantwort der Zelle, die eigentlich versuchen sollte, das Gleichgewicht von Membranfetten und Proteinen wieder herzustellen.

„Stattdessen produziert die Zelle jedoch noch mehr Membranfette, wodurch das Ungleichgewicht weiter verstärkt wird und chronischer Zellstress entsteht“, erklärt Robert Ernst. Auf Dauer ist kann das zum Zelltod führen und letzten Endes sogar in einer chronischen Krankheit münden, vermuten die Forscher.

Diese scheinbar unsinnige Rekation – durch Zellstress entsteht noch mehr Zellstress – liegt darin, dass die Natur es schlicht nicht vorgesehen hat, dass Zellen derart ins Ungleichgewicht gebracht werden. Robert Ernst erklärt es augenzwinkernd so: „In der Evolution ist die Ernährung mit Frittenfett nicht gerade eingeplant.“

Findet sein Team heraus, wie das Gleichgewicht von Membranfetten und Proteinen an der Zellmembran reguliert und gesteuert wird, könnten die Forschungsergebnisse wichtige Impulse dafür geben, um die so genannten Zivilisationskrankheiten wie Diabetes besser therapierbar zu machen.

Der Weg von der Grundlagenforschung, wie Robert Ernst sie betreibt, hin zur tatsächlichen klinischen Anwendung ist allerdings sehr weit. Aber, um es im Jargon der Anti-Stress-Branche zu sagen, auch der längste Weg beginnt mit einem ersten kleinen Schritt – am besten ohne Stress.

Wissenschaftliche Ansprechpartner:

Prof. Dr. Robert Ernst
Tel.: (06841) 16 47875
E-Mail: robert.ernst@uks.eu

Thorsten Mohr | Universität des Saarlandes
Weitere Informationen:
http://www.uni-saarland.de

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Medizin Gesundheit:

nachricht Differenzierte Bildgebung für bessere Diagnosen bei Brustkrebs
21.01.2020 | Universität Zürich

nachricht Gendefekt bei Zellbaustein Aktin sorgt für massive Entwicklungsstörungen
20.01.2020 | Medizinische Hochschule Hannover

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Medizin Gesundheit >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: DKMS-Studie zum Erfolg von Stammzelltransplantationen

Den möglichen Einfluss von Killerzell-Immunoglobulin-ähnlichen Rezeptoren (KIR) auf den Erfolg von Stammzelltransplantationen hat jetzt ein interdisziplinäres Forscherteam der DKMS untersucht. Das Ergebnis: Bei 2222 Patient-Spender-Paaren mit bestimmten KIR-HLA-Kombinationen konnten die Wissenschaftler keine signifikanten Auswirkungen feststellen. Jetzt wollen die Forscher weitere KIR-HLA-Kombinationen in den Blick nehmen – denn dieser Forschungsansatz könnte künftig Leben retten.

Die DKMS ist bekannt als Stammzellspenderdatei, die zum Ziel hat, Blutkrebspatienten eine zweite Chance auf Leben zu ermöglichen. Auch auf der...

Im Focus: Gendefekt bei Zellbaustein Aktin sorgt für massive Entwicklungsstörungen

Europäische Union fördert Forschungsprojekt „PredActin“ mit 1,2 Millionen Euro

Aktin ist ein wichtiges Strukturprotein in unserem Körper. Als Hauptbestandteil des Zellgerüstes sorgt es etwa dafür, dass unsere Zellen eine stabile Form...

Im Focus: Programmable nests for cells

KIT researchers develop novel composites of DNA, silica particles, and carbon nanotubes -- Properties can be tailored to various applications

Using DNA, smallest silica particles, and carbon nanotubes, researchers of Karlsruhe Institute of Technology (KIT) developed novel programmable materials....

Im Focus: Miniatur-Doppelverglasung: Wärmeisolierendes und gleichzeitig wärmeleitendes Material entwickelt

Styropor oder Kupfer – beide Materialien weisen stark unterschiedliche Eigenschaften auf, was ihre Fähigkeit betrifft, Wärme zu leiten. Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler des Max-Planck-Instituts für Polymerforschung (MPI-P) in Mainz und der Universität Bayreuth haben nun gemeinsam ein neuartiges, extrem dünnes und transparentes Material entwickelt und charakterisiert, welches richtungsabhängig unterschiedliche Wärmeleiteigenschaften aufweist. Während es in einer Richtung extrem gut Wärme leiten kann, zeigt es in der anderen Richtung gute Wärmeisolation.

Wärmeisolation und Wärmeleitung spielen in unserem Alltag eine entscheidende Rolle – angefangen von Computerprozessoren, bei denen es wichtig ist, Wärme...

Im Focus: Miniature double glazing: Material developed which is heat-insulating and heat-conducting at the same time

Styrofoam or copper - both materials have very different properties with regard to their ability to conduct heat. Scientists at the Max Planck Institute for Polymer Research (MPI-P) in Mainz and the University of Bayreuth have now jointly developed and characterized a novel, extremely thin and transparent material that has different thermal conduction properties depending on the direction. While it can conduct heat extremely well in one direction, it shows good thermal insulation in the other direction.

Thermal insulation and thermal conduction play a crucial role in our everyday lives - from computer processors, where it is important to dissipate heat as...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

KIT im Rathaus: Städte und Wetterextreme

21.01.2020 | Veranstaltungen

11. Tagung Kraftwerk Batterie - Advanced Battery Power Conference am 24-25. März 2020 in Münster/Germany

16.01.2020 | Veranstaltungen

Leben auf dem Mars: Woher kommt das Methan?

16.01.2020 | Veranstaltungen

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

Differenzierte Bildgebung für bessere Diagnosen bei Brustkrebs

21.01.2020 | Medizin Gesundheit

Kurilen-Kamchatka-Graben im Pazifischen Ozean gehört nicht mehr zu den „10.000ern“

21.01.2020 | Geowissenschaften

Proteinfunktionen - Ein Lichtblitz genügt

21.01.2020 | Biowissenschaften Chemie

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