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 Studie mit bispezifischem Antikörper liefert beeindruckende Behandlungserfolge bei Multiplem Myelom
01.04.2020 | Universitätsklinikum Würzburg

nachricht Pool-Testen von SARS-CoV-2 Proben erhöht die Testkapazität weltweit um ein Vielfaches
31.03.2020 | Goethe-Universität Frankfurt am Main

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: Belle II liefert erste Ergebnisse: Auf der Suche nach dem Z‘-Boson

Vor ziemlich genau einem Jahr ist das Belle II-Experiment angelaufen. Jetzt veröffentlicht das renommierte Journal Physical Review Letters die ersten Resultate des Detektors. Die Arbeit befasst sich mit einem neuen Teilchen im Zusammenhang mit der Dunklen Materie, die nach heutigem Kenntnisstand etwa 25 Prozent des Universums ausmacht.

Seit etwa einem Jahr nimmt das Belle II-Experiment Daten für physikalische Messungen. Sowohl der Elektron-Positron-Beschleuniger SuperKEKB als auch der...

Im Focus: Belle II yields the first results: In search of the Z′ boson

The Belle II experiment has been collecting data from physical measurements for about one year. After several years of rebuilding work, both the SuperKEKB electron–positron accelerator and the Belle II detector have been improved compared with their predecessors in order to achieve a 40-fold higher data rate.

Scientists at 12 institutes in Germany are involved in constructing and operating the detector, developing evaluation algorithms, and analyzing the data.

Im Focus: Wenn Ionen an ihrem Käfig rütteln

In vielen Bereichen spielen „Elektrolyte“ eine wichtige Rolle: Sie sind bei der Speicherung von Energie in unserem Körper wie auch in Batterien von großer Bedeutung. Um Energie freizusetzen, müssen sich Ionen – geladene Atome – in einer Flüssigkeit, wie bspw. Wasser, bewegen. Bisher war jedoch der präzise Mechanismus, wie genau sie sich durch die Atome und Moleküle der Elektrolyt-Flüssigkeit bewegen, weitgehend unverstanden. Wissenschaftler*innen des Max-Planck-Instituts für Polymerforschung haben nun gezeigt, dass der durch die Bewegung von Ionen bestimmte elektrische Widerstand einer Elektrolyt-Flüssigkeit sich auf mikroskopische Schwingungen dieser gelösten Ionen zurückführen lässt.

Kochsalz wird in der Chemie auch als Natriumchlorid bezeichnet. Löst man Kochsalz in Wasser lösen sich Natrium und Chlorid als positiv bzw. negativ geladene...

Im Focus: When ions rattle their cage

Electrolytes play a key role in many areas: They are crucial for the storage of energy in our body as well as in batteries. In order to release energy, ions - charged atoms - must move in a liquid such as water. Until now the precise mechanism by which they move through the atoms and molecules of the electrolyte has, however, remained largely unknown. Scientists at the Max Planck Institute for Polymer Research have now shown that the electrical resistance of an electrolyte, which is determined by the motion of ions, can be traced back to microscopic vibrations of these dissolved ions.

In chemistry, common table salt is also known as sodium chloride. If this salt is dissolved in water, sodium and chloride atoms dissolve as positively or...

Im Focus: Den Regen für Hydrovoltaik nutzen

Wassertropfen, die auf Oberflächen fallen oder über sie gleiten, können Spuren elektrischer Ladung hinterlassen, so dass sich die Tropfen selbst aufladen. Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler des Max-Planck-Instituts für Polymerforschung (MPI-P) in Mainz haben dieses Phänomen, das uns auch in unserem Alltag begleitet, nun detailliert untersucht. Sie entwickelten eine Methode zur Quantifizierung der Ladungserzeugung und entwickelten zusätzlich ein theoretisches Modell zum besseren Verständnis. Nach Ansicht der Wissenschaftler könnte der beobachtete Effekt eine Möglichkeit zur Energieerzeugung und ein wichtiger Baustein zum Verständnis der Reibungselektrizität sein.

Wassertropfen, die über nicht leitende Oberflächen gleiten, sind überall in unserem Leben zu finden: Vom Tropfen einer Kaffeemaschine über eine Dusche bis hin...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Aachener Werkzeugmaschinen-Kolloquium AWK’21 findet am 10. und 11. Juni 2021 statt

06.04.2020 | Veranstaltungen

Interdisziplinärer Austausch zum Design elektrochemischer Reaktoren

03.04.2020 | Veranstaltungen

13. »AKL – International Laser Technology Congress«: 4.–6. Mai 2022 in Aachen – Lasertechnik Live bereits früher!

02.04.2020 | Veranstaltungen

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

Belle II liefert erste Ergebnisse: Auf der Suche nach dem Z‘-Boson

07.04.2020 | Physik Astronomie

Festkörperphysik: Vorhersage der Quantenphysik experimentell nachgewiesen

07.04.2020 | Physik Astronomie

Wie Serotonin die Kommunikation im Gehirn ausbalanciert

07.04.2020 | Biowissenschaften Chemie

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