80370 Articles from over 100 Universities around the world | Last 24 hours 67 Articles

Categorie | Deutsch

Molekularbiologie: Wie Zellen für Ordnung sorgen

Das Enzym PARP1 arbeitet in der menschlichen Zelle wie der Aufseher einer Baustelle. Läuft etwas schief, räumt es auf, bevor Schlimmeres passiert. Molekularbiologe Matthias Altmeyer hat das Enzym bei der Arbeit beobachtet. 

KommentarKommentare

Marita Fuchs

Proteinakkumulation an Schadensstellen

Der
menschliche Organismus besteht aus Abermilliarden Zellen und in jeder einzelnen
menschlichen Zelle befinden sich circa 20’000 bis 25’000 Gene. Der Zellkern
jeder Körperzelle enthält damit die gesamte Erbinformation, unser
Genom. Kommt es zur Zellteilung, wird die DNA des Zellkerns einmal komplett dupliziert.
Erstaunlicherweise ist die Kopie fast immer perfekt – fast, aber eben nicht
immer. Es kann vorkommen, dass dabei Fehler entstehen, oder dass sogar die DNA
auseinander bricht. Dies kann massive Auswirkungen haben, und es kann zu
unkontrolliertem Zellwachstum kommen, das im schlimmsten Fall auch Krebs
auslösen kann.

Doch häufig
kommt es erst gar nicht soweit. Die Zellen selbst haben eine Strategie
entwickelt: Sie können Schäden an der DNA erkennen und eliminieren. Wie Zellen
Fehler erkennen, erforscht Molekularbiologe und SNF-Föderungsprofessor Matthias
Altmeyer. Zusammen mit seinem Team untersucht er die Struktur, quasi die innere
Architektur der Zellen und ihre Funktionsweise. «Dem Verständnis, wie Zellen
arbeiten, sind wir ein Stückchen näher gekommen», sagt Altmeyer, der gemeinsam
mit dänischen Forschern seine jüngsten Forschungsergebnisse Ende August in «Nature
Communications» veröffentlichte.

Erkennen, isolieren und wegräumen

Die Forschenden arbeiten mit lebenden Zellen. Mittels
eines UV-Lasergeräts werden ihnen Schäden an der Erbsubstanz zugefügt. Was dann
geschieht, können die Forschenden unter dem Mikroskop in Live-Zell-Experimenten
beobachten. Erkennt die Zelle einen Schaden, teilt sie den Raum in
Subkompartimente auf. «Es werden dadurch temporäre Baustellen geschaffen, die
im Schnellverfahren von anderen Bereichen in der Zelle abgetrennt werden. In
jeder dieser Baustellen spielen sich spezifische biochemische Reaktionen ab»,
sagt Altmeyer. Diese biochemischen Aufräumprozesse dauern nicht länger als fünf
bis zehn Minuten.

Matthias Altmeyer

Aktiv beteiligt am Aufräumen in der Zelle ist ein Protein.
Genauer gesagt das Enzym PARP1 (Poly(ADP-Ribose)-Polymerase
1). PARP1 wird aktiviert, sobald die Zelle einen DNA-Schaden erkennt.
Das Enzym bildet an der Schadensstelle ein kettenartiges Molekül, das als
Nukleationskeim für die lokale Akkumulation weiterer Proteine fungiert. «Es ist
so, als wenn der Aufseher an einer Baustelle eine Gefahrenstelle erkennt und isoliert.
Auf diese Weise wird verhindert, dass der ganze Bau in Mitleidenschaft gezogen
wird», erklärt Altmeyer. Die Proteinansammlung wirkt dabei wie eine räumliche
Barriere. Nukleationskeime sind ein bekanntes physikalisches Phänomen, das zum
Beispiel auch bei gefrierendem Wasser wirkt. Auch Wasser braucht einen
Ansatzpunkt, an dem die Eiskristalle zu wachsen beginnen. Zum Beispiel ein
Staubkorn oder ein Bakterium.

Dynamische Zellen

Altmeyer konnte nun nachweisen, wie die Proteine die
räumliche Trennung der beschädigten Stellen in der menschlichen Zelle bewerkstelligen:
Sie bilden temporär ein neues Zellkompartiment, das die beschädigte Stelle
einkapselt, so dass sie sich nicht zerstörerisch auf den Gesamtorganismus
auswirken kann.

Interessant für die Forschenden war die Beobachtung, dass
diese Kompartimente nur für sehr kurze Zeit eingerichtet, und dass sie wieder aufgelöst
werden, sobald die Arbeit getan ist. «Es ist ein enorm dynamischer Prozess»,
beschreibt Altmeyer das Geschehen. «Die Zelle möchte unter allen Umständen
vermeiden, dass sich feste Aggregate bilden, die sich nicht wieder auflösen
lassen».

Noch ist nicht geklärt, wie die Zelle die abgetrennten
Bereiche bei der DNA Reparatur wieder auflöst. «Wir untersuchen jetzt die
zellulären Mechanismen, die diese Dynamik bewirken und die verhindern, dass die
lokalen Ansammlungen an Schadensstellen zu intrazellulären festen Aggregaten
führt», sagt Altmeyer.

Marita Fuchs, Redaktorin UZH News.

found for you by the Independence News Desk at
http://www.uzh.ch/news/articles/2015/wie-zellen-fuer-ordnung-sorgen.html


Visit our Home Page

Share and Enjoy

  • Facebook
  • Twitter
  • Delicious
  • LinkedIn
  • StumbleUpon
  • Add to favorites
  • Email
  • RSS

comments are closed

Newsletter

Visit SNOOPY Gallery:

Archives


Make Swiss affordable again

Email
Print