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Im Körper des Menschen existieren Proteine, die eine knochenbildende Wirkung entfalten. Sie werden heute bereits therapeutisch eingesetzt, etwa um den Heilungsprozess nach einem Knochenbruch zu fördern. Sehr eng mit diesen Proteinen verwandt ist ein Botenstoff, der bei der Entwicklung der Taufliege eine wichtige Rolle spielt. Wissenschaftler der Universität Würzburg erforschen seinen Wirkmechanismus.
Zu den Wundern des Alltags gehört auch die Entwicklung eines Organismus aus der befruchteten Eizelle. "Über diesen Prozess staunt man umso mehr, je intensiver man sich mit ihm beschäftigt, weil jeder der vielen Teilprozesse, die zum gelungenen Ganzen beitragen, von bislang unausgeloteter Komplexität ist", sagt Dr. Gert Pflugfelder vom Würzburger Lehrstuhl für Genetik. Diese Komplexität habe dazu geführt, dass sich die moderne Entwicklungsbiologie vornehmlich mit Modellorganismen beschäftigt, bei denen einzelne Teilprozesse relativ leicht zugänglich und manipulierbar sind.
Einer dieser Modellorganismen ist die Taufliege Drosophila. Ihr Erbgut wird seit dem Beginn des 20. Jahrhunderts intensiv untersucht, was ihr den Beinamen "Haustier der Genetik" eingebracht hat. Zur klassischen Genetik, die natürlich entstandene oder im Labor verursachte Mutationen untersucht, ist seit 25 Jahren die sogenannte reverse Genetik hinzugetreten. Diese erlaubt es, dem natürlichen Erbgut Gene hinzuzufügen oder seine Funktion mehr oder weniger gezielt zu verändern. In der Regel betreffen diese Veränderungen nur ein einziges der etwa 15.000 Gene der Taufliege. Dr. Pflugfelder: "Dadurch wird es möglich, den Einfluss einer Variablen im Kontext eines ansonsten intakten Organismus zu untersuchen."
Der Würzburger Wissenschaftler verwendet solche revers-genetische Techniken im Rahmen eines von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) geförderten Projekts, an dem er zusammen mit dem Lehrstuhl für Physiologische Chemie II (Dr. Petra Knaus und Prof. Dr. Walter Sebald) arbeitet. Ziel ist es, den Wirkmechanismus des Botenstoffes Decapentaplegic (DPP) bei der Taufliege aufzuklären. Dieser Stoff ist eng verwandt mit zwei Proteinen des Menschen, BMP-2 und BMP-4, wobei BMP für "bone morphogenetic protein" steht, zu deutsch: "knochenbildendes Protein". Diese Verwandtschaft geht so weit, dass sich DPP und BMP-2/4 wechselseitig ersetzen können. Die BMP-Proteine tragen ihren Namen zwar wegen ihrer knochen- und knorpelbildenden Wirkung, jedoch spielen sie, ebenso wie DPP, bei sehr vielen entwicklungsbiologischen Prozessen eine Rolle.
Die Forscher im Biozentrum der Universität Würzburg konzentrieren sich auf die Wirkung, die DPP bei der Entwicklung des Flügels ausübt. In den Flügelanlagen der Fliegenlarven wird DPP nur in wenigen, zentral gelegenen Zellen gebildet und von diesen abgegeben. Dennoch übt es seine Wirkung über die gesamte Flügelfläche aus. Dr. Pflugfelder nimmt an, dass DPP, ausgehend vom Ort seiner Entstehung, einen abfallenden Konzentrationsgradienten ausbildet. Dessen Form werde entscheidend beeinflusst durch die Wechselwirkung von DPP mit Strukturen an der Oberfläche der Flügelanlagen. Diese Wechselwirkung lasse sich durch Veränderungen des DPP-Moleküls beeinflussen: Bei genetisch modifizierten Fliegen könne man studieren, wie sich die jeweils veränderten Proteine über die Flügelanlagen hinweg verteilen.
Die Proteine BMP-2 und -4 spielen bereits heute eine Rolle in der Therapie, und zwar bei der Förderung der Knochenheilung nach Brüchen oder beim Auslösen der Knochenbildung bei chirurgischen Rekonstruktionen. Ein potentielles Einsatzgebiet eröffnet sich zudem bei der Bildung von Ersatzknochen. Eine genaue Kenntnis des Wirkmechanismus dieser Moleküle, wie sie in dem Würzburger Projekt angestrebt wird, sollte ihre Nützlichkeit weiter verbessern helfen.
Weitere Informationen: Dr. Gert Pflugfelder, T (0931) 888-4459, Fax (0931) 888-4452, E-Mail:
pflugfelder@biozentrum.uni-wuerzburg.de
Merkmale dieser Pressemitteilung:
Biologie, Ernährung / Gesundheit / Pflege, Informationstechnik, Medizin
überregional
Forschungsprojekte
Deutsch
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