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Zentraler Botenstoff wird auch innerhalb der Zelle reguliert / Heidelberger Wissenschaftler untersuchen Zusammenhang mit Herzmuskelschwäche
Wie schafft es eine Zelle, so unterschiedliche Funktionen wie Sinneswahrnehmung, Verdauung oder Herzschlag zu regulieren? Wissenschaftlern des Universitätsklinikums Heidelberg ist es gelungen, einen neuen Mechanismus zu entschlüsseln, der einen der wichtigsten "Kontrollpunkte" in unseren Körperzellen reguliert: Die Produktion des Botenstoffes und "Energiegenerators" cAMP. Er wird nicht nur von außen über Rezeptoren in der Zellwand gesteuert, sondern auch innerhalb der Zelle über das Enzym Nukleosid Diphosphat Kinase (NDPK), das die sogenannten G-Proteine der Zelle aktiviert. Es gibt Hinweise, dass dieser Mechanismus für Erkrankungen wie die Herzmuskelschwäche eine Rolle spielen könnte.
Die Forschungsergebnisse wurden von Privatdozent Dr. Feraydoon Niroomand und seinem Team in der Medizinischen Universitätsklinik Heidelberg erarbeitet (Abteilung Kardiologie, Angiologie und Pulmologie, Ärztlicher Direktor: Prof. Dr. Hugo Katus), in Kooperation mit der Arbeitsgruppe Prof. Dr. Thomas Wieland vom Institut für Pharmakologie und Toxikologie der Fakultät für Klinische Medizin Mannheim. Die Ergebnisse haben die Wissenschaftler im renommierten "Journal of Biological Chemistry" publiziert.
G-Proteine werden nicht nur über Rezeptoren in der Zellwand aktiviert
Zellen kommunizieren untereinander über Signalstoffe, die an Rezeptor-Proteinen in ihrer Zellwand binden. Die meisten Rezeptoren geben das Signal ins Zellinnere über die Aktivierung sogenannter G-Proteine weiter. Diese wiederum aktivieren Enzyme, die einen zentralen zweiten Botenstoff, den sogenannten "second messenger", bilden. Einer der wichtigsten G-Protein-regulierten "second messenger" ist das cAMP. Es kann Gene aktivieren und ist an der Regulation zahlreicher zellulärer Vorgänge beteiligt. Im Herzen reguliert cAMP u.a. die Geschwindigkeit und Kraft des Herzschlages. Ein Mitglied aus der Familie der G-Proteine, das Gs-Protein, aktiviert die Adenylatcyclase. Sie stellt den zentralen Botenstoff cAMP her, der wiederum eine Vielzahl von Folgereaktionen im Zellstoffwechsel bewirkt.
Schon seit langem wird vermutet, dass G-Proteine nicht nur durch äußere Signale aktiviert werden können. Bei dem internen Mechanismus spielt das Enzym, die sogenannte Nukleosid Diphosphat Kinase (NDPK), eine wesentliche Rolle. Dafür spricht auch, dass sie in allen Zellmembranen vorhanden ist, die Signale über G-Proteine weitergeben. Um ihre Funktionsweise näher zu bestimmen, züchteten die Heidelberger Wissenschaftler isolierte Herzzellen, die verschiedene Varianten der NDPK produzieren. Wird mehr NDPK produziert, so kommt es auch in höherem Maße an dem G-Protein-Verbund zu Veränderungen, die die Produktion von cAMP ankurbeln.
Neuer Ansatz zur Behandlung der Herzmuskelschwäche?
"G-Proteine kommen in allen Zellen vor", erklärt Dr. Niroomand. "Bei der Regulation der Zellvorgänge spielen sie eine herausragende Rolle." Er geht davon aus, dass die Aktivierung über das Enzym NPDK, unabhängig von Rezeptoren in der Zellwand, von Bedeutung für das Verständnis von Krankheiten sein könnte. "Veränderungen des NDPK-Gehaltes könnten an Erkrankungen des Herzens beteiligt sein", erklärt Dr. Niroomand. So wurde eine dreifach erhöhte Menge an NDPK in Herzzellen von Patienten mit schwerer Herzinsuffizenz festgestellt. Wurden diese Patienten mit einem Betabocker behandelt, so wiesen sie eine geringere NDPK Menge auf. Diese Erkenntnisse könnten zu neuen Therapieansätze für die Behandlung von Herzmuskelschwäche führen.
Literatur:
Cuello F, Schulze RA, Heemeyer F, Meyer HE, Lutz S, Jakobs KH, Niroomand F, Wieland T.
Activation of heterotrimeric G proteins by a high energy phosphate transfer via nucleoside diphosphate kinase (NDPK) B and G² subunits. J Biol Chem. 2003 Feb 28;278(9):7220-6.
Hippe HJ, Lutz S, Cuello F, Knorr K, Vogt A, Jakobs KH, Wieland T, Niroomand F. Activation of heterotrimeric G proteins by a high energy phosphate transfer via nucleoside diphosphate kinase (NDPK) B and G² subunits. J Biol Chem. 2003 Feb 28;278(9):7227-33.
Ansprechpartner:
PD Dr. Feraydoon Niroomand, Oberarzt, Medizinische Unversitätsklinik Heidelberg
E-Mail: Feraydoon_Niroomand@med.uni-Heidelberg.de
http://www.med.uni-heidelberg.de/aktuelles/index.html
Criteria of this press release:
Biology, Chemistry, Medicine, Nutrition / healthcare / nursing
transregional, national
Research projects, Research results
German
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