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MELDUNG/002: Nachrichten aus Forschung und Lehre vom 16.11.09 (idw)


Informationsdienst Wissenschaft - idw - Pressemitteilungen


→  Schalter in "Aus-Stellung" ist trotzdem aktiv
→  Prionen-abhängige Erkrankungen:
      Protein Srebp2 verstärkt die Cholesterinbildung
→  Nebel lichtet sich
      Funktion von Nebulin bietet Erklärung für Muskelschwäche
→  Asklepios Klinik Hamburg
      Neue Zentrale Notaufnahme für 18 Millionen Euro

Raute

Ruhr-Universität Bochum - 13.11.2009

Schalter in "Aus-Stellung" ist trotzdem aktiv

RUB-Forscher untersuchen Zusammenhänge zellulärer Signalweiterleitung

Anders als bisher angenommen kann das Schalter-Protein Ras auch im "Aus"-Zustand Signale weiterleiten. Denn es kommt beim Öffnen eines Informationskanals nicht auf die Struktur des Proteins, also die Schalterstellung, an, sondern auf die Bindungsstärke zwischen den beteiligten Proteinen. Dies ist das überraschende Ergebnis einer deutsch-israelischen Zusammenarbeit auf der Basis zweier experimenteller Doktorarbeiten von Christina Kiel und Daniel Filchtinski (betreut von Prof. Dr. Christian Herrmann, Lehrstuhl Physikalische Chemie I der Ruhr-Universität). Die Studien sind in der aktuellen Ausgabe des Journal of Biological Chemistry veröffentlicht.

Bindungsstärke lässt sich manipulieren

Innerhalb menschlicher Zellen werden Informationen und Signale mit Hilfe bestimmter Proteine zu ihrem Bestimmungsort weitergeleitet. Zentral ist dabei das Protein Ras, das Informationskanäle ein- und ausschaltet. Vor allem Wachstumsprozesse des Organismus werden über dieses Protein kontrolliert. Gerät die Ras-Funktion außer Kontrolle, kann es zu übermäßigem Zellwachstum kommen, unter anderem zur Entstehung von Tumoren. Ein Paradigma im molekularen Verständnis der Weiterleitung von Signalen muss nach den Ergebnissen der Bochumer Forschergruppe an der Fakultät für Chemie und Biochemie jetzt modifiziert werden: Der molekulare Schalter Ras kann auch im "Aus-Zustand" Signale weiterleiten. Es zeigte sich, dass nicht die Struktur des Proteins verantwortlich für das Öffnen eines Informationskanals ist, sondern die Bindungsstärke zwischen Ras und dem Partnerprotein Raf. "Diese ist von der Natur aus auf einen ganz bestimmten Pegel eingestellt, lässt sich aber künstlich manipulieren", erläutert Prof. Herrmann. "Somit rückt sie auch in den Fokus der Entwicklung von medizinisch wirksamen Substanzen."

Die Menge macht's

Die Arbeit zeigt auch, dass frühere Annahmen zum Aktivierungsmechanismus der Partnerproteine von Ras nicht gelten, dass nämlich strukturelle Veränderungen des Schalterproteins entsprechende Änderungen beim Bindungspartner Raf auslösen und zu seiner Aktivierung führen: Lediglich die aufgrund der gesteigerten Bindung erhöhte Anreicherung der Partner wie Raf an einem bestimmten Ort innerhalb einer Zelle scheint für den Informationsfluss relevant zu sein.

Biophysikalische Methoden erlauben Einblicke

Vor allem biophysikalische Methoden konnten die hier notwendigen, quantitativen Einblicke in die Details der biomolekularen Wechselwirkungen und in ihren Zusammenhang mit der biologischen Aktivität gewähren. "Diese Ergebnisse sind gerade für systembiologische Forschungsprojekte wertvoll, da diese ja nach quantitativen Größen im komplexen Zusammenspiel möglichst aller Bestandteile einer lebenden Zelle fragen", schätzt Prof. Herrmann. Dies kann nur durch Bestimmung der Interaktionsstärke und -dynamik sowie der subzellulären Konzentrationen der beteiligten Moleküle erreicht werden.

Internationale Kooperation des wissenschaftlichen Nachwuchses

Zustande gekommen ist die publizierte Arbeit auf der Grundlage von zwei Doktorarbeiten an der Fakultät für Chemie und Biochemie mit Hilfe biochemischer und biophysikalischer, experimenteller Methoden. Maßgeblichen Anteil an diesem interdisziplinären Projekt hatten darüber hinaus die NMR-Struktur-Gruppe von Prof. Hans Robert Kalbitzer in Regensburg sowie die theoretisch arbeitende Gruppe von Prof. Gideon Schreiber am Weizmann Institut (Israel). "Besonders hervorzuheben sind die Studierenden, die als junge Nachwuchswissenschaftler die Kooperationen auch auf internationalem Parkett vorangetrieben und als Gast im Partnerlabor in Israel gearbeitet haben", unterstreicht Prof. Herrmann. Die Zusammenarbeit wurde ermöglicht durch die Deutsche Forschungsgemeinschaft im Rahmen des Sonderforschungsbereichs 642, die German Israeli Foundation for Scientific Research & Development und nicht zuletzt die Gerhard C. Starck Stiftung, die die Promotion von Daniel Filchtinski mit einem Stipendium gefördert hat. "Diesen Institutionen gilt unser besonderer Dank", so Prof. Herrmann. Die Kooperationen werden fortgeführt und weitere interessante Resultate seien bereits in Sicht.

Titelaufnahme
Christina Kiel, Daniel Filchtinski, Michael Spoerner, Gideon Schreiber, Hans Robert Kalbitzer and Christian Herrmann:
Improved Binding of Raf to RasoGDP Is Correlated with Biological Activity.
In: J. Biol. Chem. 2009 284: 31893-31902.
First Published on September 23, 2009
doi:10.1074/jbc.M109.031153

Weitere Informationen
Prof. Dr. Christian Herrmann
Physikalische Chemie I
Fakultät für Chemie und Biochemie der
Ruhr-Universität Bochum
44780 Bochum, NC 6/76
E-Mail: chr.herrmann@rub.de

Redaktion:
Meike Drießen

Zu dieser Mitteilung finden Sie Bilder unter:

• http://idw-online.de/pages/de/image104047
Die Abbildung zeigt in einem molekularen Modell der Interaktion zwischen den Proteinen Ras und Raf den zusätzlich eingeführten Seitenarm eines Proteinbausteins (rechts in der Mitte), der eine zusätzliche Interaktion und damit eine erhöhte Bindungsstärke bewirkt.

• http://idw-online.de/pages/de/image104048
Die Abbildung verdeutlicht, dass die biologische Aktivität als Konsequenz eines aktivierten Informationskanals mit der Bindungsstärke zwischen den Proteinen korreliert, dass "Aus" und "An-Zustand" einen überlappenden Modulationsbereich aufweisen.

Kontaktdaten zum Absender der Pressemitteilung:
http://idw-online.de/pages/de/institution2

Quelle: Ruhr-Universität Bochum, Dr. Josef König, 13.11.2009

Raute

Helmholtz Zentrum München / Deutsches Forschungszentrum für Gesundheit und Umwelt - 13.11.2009

Prionen-abhängige Erkrankungen
Protein Srebp2 verstärkt die Cholesterinbildung

Das Protein Srebp2 verstärkt in Prion-infizierten Nervenzellen die Cholesterinbildung und fördert damit Prionen-abhängige Erkrankungen

Neuherberg, 13. November 2009. Das regulierende Protein Srebp2 treibt in infizierten Nervenzellen die Bildung von Cholesterin an, das Prionen für ihre Vermehrung benötigen. Mit den Ergebnissen, die in der aktuellen Ausgabe der Fachzeitschrift Journal of Biological Chemistry publiziert sind, erwarten sich die Wissenschaftler des Helmholtz Zentrums München und des Klinikums rechts der Isar der Technischen Universität München neue Ansätze für die Entwicklung von Medikamenten, die die Prion-Infektion bekämpfen können.

Prionen werden als Auslöser verschiedener schwerer Erkrankungen des Nervensystems angesehen, wie dem Rinderwahnsinn BSE, der Traberkrankheit Scrapie beim Schaf oder der Creutzfeldt-Jakob-Erkrankung beim Menschen. Wissenschaftlern vom Helmholtz Zentrum München und des Klinikums rechts der Isar ist nun ein weiterer Schritt zum Verständnis der Krankheitsmechanismen von Prionenerkrankungen gelungen: Die mit Prionen infizierte Zelle verändert ihre Genexpression und produziert verstärkt Cholesterin. Dieses benötigen Prionen für ihre Vermehrung.

Prionen sind infektiös und verwandeln die Gehirne von Menschen und Tieren in schwammartige Strukturen. Anders als ein Virus besteht ein Prion nur aus Eiweiß - genannt Prion-Protein in seiner pathologischen Form (PrPSc). Bisher war wenig bekannt, was sich im Inneren der infizierten Nervenzelle abspielt. Dies erschwerte es, wirksame Medikamente gegen Prion-Erkrankungen zu entwickeln.

Mit Hilfe von Microarrays aus dem Labor von PD Dr. Johannes Beckers untersuchten Christian Bach und Kollegen vom Helmholtz Zentrum München und der Technischen Universität die genomweite Aktivität von Genen in prion-infizierten und gesunden Zellen. Hierbei fanden die Forscher über 100 verschiedene Gene, die in erkrankten und gesunden Zellen unterschiedlich aktiv sind. Dies hat schwerwiegende Folgen für die infizierten Zellen: "Mehrere Enzyme der Cholesterinbiosynthese sind betroffen", erklärt der Erstautor der Studie Christian Bach. Als Folge davon steigt der Cholesteringehalt in den infizierten Zellen an.

Ursache dieser Entwicklung ist eine gesteigerte Aktivität des regulierenden Proteins Srebp2. Es schaltet die Gene an, die an der Cholesterinbiosynthese sowie an dessen Aufnahme in die Zelle beteiligt sind. Hierzu heftet sich Srebp2 an einen speziellen Abschnitt für das abzulesende Gen - das Sterol-regulatorische Element. Dies aktiviert das Gen: Es kommt zur Biosynthese des entsprechenden Proteins.

In jedem Schritt der Cholesterinbiosynthese schaltet Srebp2 verschiedene Gene ein und kontrolliert so genauestens die Genexpression, das heißt die Übersetzung der Geninformation in das entsprechende Protein. Ist die Cholesterinkonzentration in einer gesunden Zelle hoch, bleibt Srebp2 in seiner inaktiven Form und bindet sich nicht an das Sterol-regulatorische Element. Dieser Kontrollmechanismus ist in den infizierten Zellen offenbar gestört, die Cholesterinsynthese steigt. "Bemerkenswert ist, dass nur Nervenzellen so reagieren, Zellen des Stützgerüstes hingegen erhöhen ihre Cholesterinproduktion nicht", sagt Prof. Hermann Schätzl vom Institut für Virologie am Klinikum rechts der Isar, der zusammen mit Dr. Ina Vorberg die Arbeit betreute. Weitere Untersuchungen sollen nun zeigen, welche Rolle eine gestörte Cholesterinregulation innerhalb von Nervenzellen für die Entstehung von Prionerkrankungen spielt und so mögliche Therapieansätze aufweisen.

Weitere Informationen

Originalpublikation
Christian Bach, Sabine Gilch, Romina Rost, Alex D. Greenwood, Marion Horsch, Glaucia N.M. Hajj, Susanne Brodesser, Axel Facius, Sandra Schädler, Konrad Sandhoff, Johannes Beckers, Christine Leib-Mösch, Hermann M. Schätzl und Ina Vorberg
Prion-Induced Activation of Cholesterogenic Gene Expression by a Sterol Regulatory Element Binding Protein (Srebp2) in Neuronal Cells
Journal Biological Chemistry Vol 284, No. 45, pp 31260-31269 Nov 2009

Das Helmholtz Zentrum München ist das deutsche Forschungszentrum für Gesundheit und Umwelt. Als führendes Zentrum mit der Ausrichtung auf Environmental Health erforscht es chronische und komplexe Krankheiten, die aus dem Zusammenwirken von Umweltfaktoren und individueller genetischer Disposition entstehen. Das Helmholtz Zentrum München beschäftigt rund 1680 Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter. Der Hauptsitz des Zentrums liegt in Neuherberg im Norden Münchens auf einem 50 Hektar großen Forschungscampus. Das Helmholtz Zentrum München gehört der größten deutschen Wissenschaftsorganisation, der Helmholtz-Gemeinschaft an, in der sich 16 naturwissenschaftlich-technische und medizinisch-biologische Forschungszentren mit insgesamt 26500 Beschäftigten zusammengeschlossen haben.

Am Institut für Virologie der Technischen Universität München (Leitung: Prof. Dr. Ulrike Protzer) untersuchen die Arbeitsgruppen "Prion-Forschung" des Fachgebietes Klinische Virologie (Prof. Dr. Hermann Schätzl) seit über zehn Jahren die molekulare und zelluläre Biogenese und Pathogenese von Prionen, einschließlich möglicher therapeutischer Ansätze. Die Arbeitsgruppe von Dr. Ina Vorberg ist auf Zellkultur-Modelle zum Studium von Prionen und Prion-artigen Proteinen spezialisiert.

Weitere Informationen finden Sie unter
http://www.helmholtz-muenchen.de/presse-und-medien/pressemitteilungen/pressemitteilungen-2009/
pressemitteilung-2009-detail/article/12475/44/index.html
(Link bitte im Browser zusammenfügen)

Kontaktdaten zum Absender der Pressemitteilung:
http://idw-online.de/pages/de/institution44

Quelle: Helmholtz Zentrum München - Deutsches Forschungszentrum für Gesundheit und Umwelt, Michael van den Heuvel, 13.11.2009

Raute

Universitätsmedizin Mannheim - 13.11.2009

Nebel lichtet sich
Funktion von Nebulin bietet Erklärung für Muskelschwäche

EU fördert Aufbau neuer Therapieansätze zur Nemalinen Myopathie

Eine von Mannheim aus aufgebaute internationale Kooperation führt zu neuen Erkenntnissen in der Erforschung der Nemalinen Myopathie, einer Muskelerkrankung, die zu einer ausgeprägten Muskelschwäche und letztendlich zum Versagen des Zwerchfells und der Atemmuskulatur führen kann. Die Diagnose der Nemalinen Myopathie bereitet den Medizinern Probleme, weil die Erkrankung sehr unterschiedlich verlaufen kann. Darüber hinaus ist das die Krankheit verursachende Protein Nebulin eines der größten bekannten Proteine überhaupt, wodurch die Suche nach Mutationen der Suche nach Stecknadeln in einem Heuhaufen gleicht. Dies spiegelt sich in der Namensgebung wider: Der Eiweißstoff wurde von Wissenschaftlern als "Nebulin" bezeichnet, weil seine Eigenschaften über Jahrzehnte "nebulös" blieben.

Gegenstand der Untersuchung von Wissenschaftlern der Universität Amsterdam sowie der University of Arizona in Kooperation mit der Universitätsmedizin Mannheim (UMM) waren die Funktionen des Muskelproteins Nebulin in den Muskelfasern lebender Tiere. Bisher waren Wissenschaftler davon ausgegangen, dass das Nebulin vorwiegend als Strukturprotein die dünnen Filamente in Muskelfasern stabilisiert. Neuartige und überraschende Einblicke konnten jetzt durch Untersuchungen mit so genannten Knockout-Mäusen aus Mannheim gewonnen werden, bei denen das Nebulin-Gen ausgeschaltet ist und daher die Funktion des Nebulins entfällt. Die Wissenschaftler entdeckten dabei bisher unbekannte Eigenschaften des Proteins: Nebulin aktiviert die dünnen Filamente im Skelettmuskel und verstärkt die Kraft und Effizienz der Kontraktion im Sarkomer, und zwar indem es in den Mechanismus der Muskelkontraktion eingreift. Es beeinflusst die Kinetik der zyklischen Bildung von Querbrücken des Motorproteins Myosin der dicken Filamente mit dem Aktin der dünnen Filamente - letztendlich die Basis der Muskelkontraktion.

Die neuen Erkenntnisse helfen zu verstehen, wie der Skelettmuskel sehr rasch seine maximale Kraft aufbauen kann. Sie bieten auch eine Erklärung dafür, wie es zu dem ausgeprägten Kraftverlust bei der Nemalinen Myopathie kommt. Die Wissenschafter hoffen nun, auf dieser Basis therapeutische Ansätze für die Erkrankung entwickeln zu können.

Ein EU-Antrag, der die weitere Analyse der Krankheitsmechanismen sowie die zuverlässigere Diagnose der Nemalinen Myopathie erleichtern wird, wurde in den vergangenen Tagen positiv entschieden. Professor Dr. med. Siegfried Labeit und Privatdozent Christian Witt (beide Universitätsklinik für Anästhesiologie und Operative Intensivmedizin der Universitätsmedizin Mannheim) sind in dieses Projekt als Partner für den Aufbau neuer therapeutischer Ansätze eingebunden.

Weitere Informationen finden Sie unter
http://www.jbc.org/content/284/45/30889.long
Publikation "The Journal of Biological Chemistry"

Kontaktdaten zum Absender der Pressemitteilung:
http://idw-online.de/pages/de/institution400

Quelle: Universitätsmedizin Mannheim, Dr. Eva Maria Wellnitz, 13.11.2009

Raute

Asklepios Kliniken Hamburg GmbH - 13.11.2009

Asklepios Klinik Altona eröffnet Emergency Room
Neue Zentrale Notaufnahme für 18 Millionen Euro soll Maßstäbe setzen

Hamburg, 13. 11. 2009. Mit einem Investitionsvolumen von mehr als 18 Millionen Euro entstand in der Asklepios Klinik Altona eine für Deutschland neue Maßstäbe setzende Zentrale Notaufnahme (ZNA), die heute feierlich eröffnet wurde. Der Bau wurde mit 13,84 Millionen Euro von der Behörde für Soziale, Familie, Gesundheit und Verbraucherschutz gefördert. In vielen Aspekten ist die neue ZNA vergleichbar mit den Notaufnahmen beliebter Fernsehserien wie Emergency Room, Chicago Hope oder Dr. House.

Bereits bisher nahm die Klinik hierzulande eine Vorreiterrolle ein durch das hier umgesetzte so genannte "First View"-Konzept, das die Abläufe der Notaufnahme so strukturiert, dass Wartezeiten der Patientinnen und Patienten auf ein Minimum reduziert werden. Mit dem Neubau der ZNA ist es gelungen, dieses Konzept nun auch auf baulicher und technischer Seite optimal umzusetzen. Zu den weiteren Highlights gehört ein Schockraum mit einem eingebauten Computertomographen, der die Diagnostik und Behandlung Schwerverletzter und anderer Notfälle deutlich beschleunigen wird.

"Für uns steht die bestmögliche Versorgung von Patienten an erster Stelle", so Senatsdirektor Norbert Lettau, Amtsleiter Gesundheit und Verbraucherschutz der Behörde für Soziales, Familie, Gesundheit und Verbraucherschutz: "Sie sollen unabhängig von ihrer Grunderkrankung über einen zentralen interdisziplinären Aufnahmedienst aufgenommen und behandelt werden, damit gegebenenfalls die notwendigen lebensrettenden Sofortmaßnahmen für alle sofort eingeleitet werden können. Deshalb unterstützen wir seitens der Gesundheitsbehörde auch die Einrichtung dieser Zentralen Notaufnahme mit fast 14 Millionen Euro."

Mit rund 17.000 Notfällen, die durch den Rettungsdienst eingeliefert werden, sei die ZNA in der Asklepios Klinik Altona die Einheit, die in Hamburg am häufigsten angefahren werde, betonte Ingo Breitmeier, Geschäftsführender Direktor der Asklepios Klinik Altona: "Dieser Bedeutung tragen wir mit der baulichen Erneuerung und Erweiterung Rechnung." Insgesamt wurden 18 Millionen Euro in das Gesamtprojekt investiert: in neue Technik, wie die Platzierung eines Computertomografen (CT) in einem der Schockräume der neuen ZNA, sowie in einen prozessorientierten Bau. Alles ist auf die reibungslose und höchst effektive Versorgung der Notfälle eingerichtet. Dazu gehören zum Beispiel spezielle Schrank-Farben, die die Orientierung in allen Räumen der ZNA erleichtern, ausgeklügelte Wartezonenkonzepte und organisatorische Vorkehrungen für einen möglichen Massenanfall von Patienten.

Spezialistenteam für Notfälle

Die komplizierte und zeitkritische Arbeit in der neuen ZNA werde durch ein interdisziplinäres Team von Ärzten und Pflegekräften geleistet, die sich auf die Behandlung von Notfällen spezialisiert haben, erklärte Dr. Barbara Hogan, Chefärztin der ZNA und Präsidentin der Deutschen Gesellschaft Interdisziplinäre Notfallaufnahme DGINA e.V.: "Hinsichtlich der Prozesse hat die ZNA der Asklepios Klinik Altona bereits heute eine europaweite Vorreiterrolle eingenommen." Hogan hatte bereits in der alten ZNA das so genannte First-View-Konzept eingeführt, das die Wartezeit bis zum ersten Facharztkontakt auf 15 Minuten reduzierte, sowie das Casemanagement mit Sonografie implementiert. Die ersten Stunden des Krankenhausaufenthaltes seien bei vielen medizinischen Notfällen für den Krankheitsverlauf entscheidend und eine optimal strukturierte Versorgung zahle sich medizinisch und ökonomisch aus, so Hogan: "Die neue ZNA der Asklepios Klinik Altona wird jetzt noch mehr Leben retten, noch mehr kranke Menschen noch besser und schneller versorgen, Leiden lindern und Wartezeiten weiter verkürzen."

Erstversorgung von Schwerstverletzten

Der Schockraum, in dem die Erstversorgung Schwerstverletzter stattfindet, wurde nach modernsten Maßstäben eingerichtet, betonte Prof. Dr. Volker Wening, Chefarzt der als übergeordnetes Traumazentrum zertifizierten Unfallchirurgie: "Uns geht es nicht nur um eine schnelle Behandlung, sondern um eine Verbesserung der Behandlungsqualität zusammen mit einer zügigen Behandlung dieser Patienten. Fast alle gehen davon aus, dass sie am Abend genauso wieder zu Hause ankommen, wie sie morgens weggefahren sind. Die Unfälle geschehen ohne Vorankündigung und mancher wacht mit einem schweren Schädelhirntrauma oder Mehrfachverletzungen in einem Krankenhaus wieder auf. Diese Menschen optimal zu versorgen haben wir uns seit Jahren zum Ziel gesetzt und hoffen, dieses durch die neue bauliche und technische Ausrüstung noch besser realisieren zu können."

Weitere Informationen finden Sie unter
http://www.asklepios.com/altona

Zu dieser Mitteilung finden Sie Bilder unter:

http://idw-online.de/pages/de/image104075
Schockraum der neuen ZNA in der Asklepios Klinik Altona mit eingebautem 64-Zeilen-CT

http://idw-online.de/pages/de/image104076
Neue Zentrale Notaufnahme in der Asklepios Klinik Altona

Zu dieser Mitteilung finden Sie Anhänge unter:
http://idw-online.de/pages/de/attachment563
Zahlen, Daten und Fakten zur neuen ZNA der Asklepios Klinik Hamburg-Altona

Kontaktdaten zum Absender der Pressemitteilung:
http://idw-online.de/pages/de/institution586

Quelle: Asklepios Kliniken Hamburg GmbH, Jens Oliver Bonnet, 13.11.2009

Raute

Quelle:
Informationsdienst Wissenschaft - idw - Pressemitteilung
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veröffentlicht im Schattenblick zum 17. November 2009