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Forschungen zum lebenswichtigen Austausch zwischen Kern und Zytoplasma
Hannover (vws) Im Zellkern ist die Erbinformation in Form von großen DNA-Molekülen gespeichert. Sie stellen die Baupläne für alle Eiweißstoffe dar, die in einer Zelle eines Lebewesens enthalten sind. Der Zellkern wird durch eine dünne Hülle vom Rest der Zelle - dem Zytoplasma - abgegrenzt. Dort laufen alle Stoffwechselprozesse ab, wie der Zusammenbau der Eiweißstoffe aus Aminosäuren und die Energieerzeugung. Für das Überleben und richtige Funktionieren einer Zelle ist daher ein intensiver und gut regulierter Informations- und Materialaustausch durch die Membran der Kernhülle eminent wichtig. Die auf diese Transportaufgabe spezialisierten Kernporenkomplexe durchspannen die Kernhülle und stellen ein kompliziertes Schleusensystem dar. So werden zum Beispiel die Baupläne für Eiweißstoffe im Zellkern kopiert und in Form großer RNA-Moleküle durch die Kernporen hinaustransportiert. Den umgekehrten Weg nehmen dagegen beispielsweise die Bausteine für die DNA oder auch sogenannte Tumorsuppressorproteine, deren Präsenz im Zellkern eine unbegrenzte Zellteilung verhindert - und damit die Bildung von Krebstumoren.
Zwar hat sich die Erforschung des Kernzytoplasmaaustauschs zu einem Brennpunkt der biomedizinischen Zellforschung entwickelt und in den letzten Jahren große Fortschritte gemacht, doch sind nach wie vor zentrale Vorgänge ungeklärt. Die Kernporenkomplexe sind große, aus Hunderten von Molekülen bestehende supramakromolekulare Eiweißstrukturen. Sie erkennen anhand von Signalsequenzen, Adaptoren und Rezeptoren, welche Makromoleküle für den Zellkern und welche für das Zytoplasma bestimmt sind. Daß man so wenig über ihre Mechanismen weiß, liegt zum einen an der hohen Komplexität des Systems, entscheidend aber an fehlenden experimentellen Methoden mit ausreichender Empfindlichkeit. Ein von der Volkswagen-Stiftung, Hannover, mit rund 474 000 Mark gefördertes Forschungsprojekt an der Universität Münster widmet sich nun der Entwicklung und Anwendung neuartiger Verfahren, mit denen die Transporteigenschaften des Kernporenkomplexes auf molekularer Ebene in lebenden Zellen analysiert werden können. Ziel der Wissenschaftler am Institut für Medizinische Physik und Biophysik (Prof. Dr. R. Peters und Dr. U. Kubitscheck) ist es, den Transport einzelner Makromoleküle durch jeweils einen Kernporenkomplex messen zu können. Das Projekt wird im Rahmen des Förderschwerpunkts der Stiftung "Physik, Chemie und Biologie mit Einzelmolekülen" für drei Jahre unterstützt.
Eine der vorgesehenen Methoden basiert auf der von den Forschern vor kurzem entwickelten Optischen Einzel-Transporter Registrierung, ein laserfluoreszenzmikroskopisches Verfahren. Die zweite projektierte Methode ist eine Weiterentwicklung der Einzelmolekül-Detektion, wie sie bisher zur Charakterisierung einzelner Moleküle in Lösung und einfachen Modellmembranen verwendet wurde. Durch Steigerung der Empfindlichkeit und der Zeitauflösung soll erreicht werden, daß auch der Transport in lebenden Zellen gemessen und visualisiert werden kann. Die Wissenschaftler gehen davon aus, daß sich die neu zu entwickelnden Methoden auch auf die vielen anderen Membrantransporter einer Zelle anwenden lassen werden und damit die bislang verwendete patch-clamp-Methode, ein elektrophysiologisches Verfahren, ergänzen können.
Kontakt: Dr. U. Kubitscheck, Universität Münster, Institut für Medizinische Physik und Biophysik, 48129 Münster
Tel.: (0251)835-6932, Fax: (0251)835-5121
Merkmale dieser Pressemitteilung:
Ernährung / Gesundheit / Pflege, Mathematik, Medizin, Physik / Astronomie
überregional
Forschungsprojekte
Deutsch
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