Wellen sorgen in den Zellen für Ordnung

  • Wellenmuster auf einer Membran, die die Form des Buchstabens "L" hat: Sowohl im Experiment (links) als auch in den computergestützten Simulationen (rechts) ändern die Proteinwellen an der Knickstelle des Buchstabens ihre Richtung, um dem längsten Weg zu folgen. Die weißen Pfeile geben die Bewegungsrichtung der laufenden Wellen an.
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    foto: universität des saarlandes

    Wellenmuster auf einer Membran, die die Form des Buchstabens "L" hat: Sowohl im Experiment (links) als auch in den computergestützten Simulationen (rechts) ändern die Proteinwellen an der Knickstelle des Buchstabens ihre Richtung, um dem längsten Weg zu folgen. Die weißen Pfeile geben die Bewegungsrichtung der laufenden Wellen an.

Neigen dazu, immer den längsten Weg einzuschlagen: Proteine sind in der Lage, den ganzen ihnen zur Verfügung stehend Raum zu "erkennen"

Im Inneren einer Zelle muss eine gewisse Ordnung herrschen, damit Prozesse, wie etwa die Zellteilung oder Transportvorgänge, reibungslos verlaufen können - die Moleküle müssen sich selber organisieren. Den Gesetzen dieser Selbstorganisation sind Physiker um Professor Karsten Kruse von der Universität des Saarlandes, und um Petra Schwille, bis vor Kurzem Professorin an der Technischen Universität Dresden, auf der Spur.

Im Bakterium Escherichia coli bilden einige wechselwirkende Proteine Wellen, die die Ordnung in der Zelle erhalten. Die Forscher haben nun untersucht, wie diese Wellen beeinflusst werden, und herausgefunden, dass die Wellen sich immer entlang des längsten Weges ausbreiten. Ihre Studie wurde jetzt in der renommierten Fachzeitschrift Proceedings of the National Academy of Science veröffentlicht.

Moleküle agieren miteinander

"In unserer Arbeit haben wir uns für die sogenannten Min-Proteine interessiert", erläutert Kruse. Diese Proteine kommen im Zellinneren von Bakterien vor und bestimmen die Zellmitte als Ort der Zellteilung. "In Zusammenarbeit mit Wissenschaftlern der Technischen Universität Dresden konnten wir vor einiger Zeit zeigen, dass sich diese Proteine selbst organisieren können", so Kruse weiter. "Isoliert man diese Proteine aus einer Zelle und setzt sie in einer Flüssigkeit auf eine künstliche Membran, kann man unter dem Mikroskop beobachten, dass sie in der Flüssigkeit bestimmte Muster in Form laufender Wellen und Spiralen erzeugen." Diese Bewegungen kommen zustande, weil die Moleküle miteinander agieren und somit Energie freigesetzt wird, die als Bewegungsmuster zu erkennen ist.

Längstmöglicher Weg

Die Physiker aus Dresden und Saarbrücken haben in der nun veröffentlichten Studie untersucht, welche Bedingungen diese Musterbildung beeinflussen. Dazu haben sie die isolierten Proteine auf kleine rechteckige Membranen mit unterschiedlichen Seitenverhältnissen aufgetragen. "Wir haben beobachtet, dass die Wellen entlang der Diagonalen laufen und somit immer den längstmöglichen Weg nehmen", berichtet Kruse. In einem weiteren Versuch haben die Wissenschaftler die Proteine auf eine Membran aufgetragen, die aussieht wie der Buchstabe "L".

Dabei haben sie festgestellt, dass die Wellen an der Knickstelle des Buchstabens ihre Richtung ändern, um dem längsten Weg zu folgen. "Insgesamt hat sich gezeigt, dass diese Wellenmuster dazu neigen, immer den längsten Weg einzuschlagen", kommentiert Kruse die Ergebnisse der Studie. Die Proteine sind also in der Lage, den ganzen ihnen zur Verfügung stehend Raum zu "erkennen" und ihn für die Bildung der Wellen zu nutzen.

Theoretische Modelle kommen biologischer Wirklichkeit immer näher

In dieser Arbeit haben die Forscher die Wellenmuster sowohl in Experimenten als auch in computergestützten Simulationen untersucht und sind zu denselben Ergebnissen gekommen. "Unsere Studie ist ein gutes Beispiel dafür, dass theoretische Modelle der biologischen Wirklichkeit immer näher kommen", so Kruse. (red, derStandard.at, 9.9.2012)

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da hier oft experten posten - wage ich eine frage (die wenig mit dem artikel zu tun hat):

pointiert formuliert, wozu braucht es "epigenetik"?
ich finde, das läßt sich alles im rahmen der "normalen" gentik erklären ...

danke für euer wissen.

kapier nicht, wieso man hier für eine einfache frage rot bekommt......naja.

würd sagen die epigenik befasst sich mit jenen formgebenden ursachen und zellspezialisierungen die NICHT mittels der genetischen programmierung erklärt werden können - die genetik befasst sich mit der biochemischen formgebung, die epigenik mit der physikalischen formgebung

danke ALLEN antwortern.

genau das frage ich mich:
* welche zellspezialisierung läßt sich nicht mit genetik erklären? ich sehe da kein "problem" ...

* wieso sollen zb die histone nicht auch im bereich der genetik behandelt werden?

* ich als physiker kenne den unterschied zwischen physik und metaphysik. ist bei genetik und epigenetik eventuell das gleiche verhältnis?

Genetik und Epigenetik kann man nicht im Sinne von Disziplinen voneinander Trennen. Epigenetik handelt von dem Prozess der Umsetzung jener Informationen, die in der DNA vorliegen. Für das Ergebnis des Gesamtprozesses ist, offenbar von entscheidender Bedeutung wie und wann diese Information ausgelesen und in Proteine umgesetzt wird. Das Wie wird zum Beispiel von der DNA-Methylierung beeinflusst. Offenbar gibt es dabei Interaktionen mit der Umwelt, die Effekte auslösen, die sie rein aus der genetischen Information auf DNA-Ebene nicht ableiten können und als Methylierungmuster sogar vererbt werden können. Das hat nichts mit dem Dualismus Physik und Methyphysik zu tun. Ist beides Biologie, aber ein Widerspruch zur synthetischen Evol.-Theorie.

sind dann eher "mechanische" umwelteinflüsse - eben schwingungen, frequenzen....oder in die richtung morphogenetischer felder ala sheldrake - wenn die formgebende ursache nicht in den genen zu finden ist - und nachdem wir diese felder/einflüsse nicht messen und zuordnen können ist der ausdruck metaphysik nicht wirklich verkehrt

Für einen Genetiker,

sind Ihre Hautzellen, Nervenzellen und Muskelzellen alle ident, weil sie alle die gleiche DNA und damit die gleichen Gene enthalten.

Sollten Sie sich darüber wundern, weil die verschiedenen Zelltypen alle verschieden aussehen und verschiedene Funktionen erfüllen, dann müssen Sie sich notgedrungen mit der Epigenetik befassen.

Genetik

befasst sich mit der DNA, d.h. mit der Abfolge der Nukleotide, A, T, G, C (im Zusammrnhang mit Vererbung von Eigenschaften).

Jetzt ist klar, dass die Eigenschaften von Zellen und Organismen noch durch zusätzliche Faktoren beeinflusst werden.

Das sind:
- der Status der Histone. Histone (die Proteine, auf denen die DNA aufgewickelt ist) können an bestimmten Aminosäuren methyliert, acetyliert, phosphoryliert, ubiquitiert, usw. sein.

- bestimmte C der DNA können methyliert sein.

Diese Modifikationen der Histone und der DNA beeinflussen die Ablesbarkeit von bestimmten Genen, d.h. sie beeinflussen ob und wieviel von einem Protein produziert wird.

Diese Modifikationen werden bei der Zellteilung an die Tochterzellen vererbt.

Das Gebiet der Epigenetik behandelt andere Vorgänge als das der Genetik, man kann die beiden nicht einfach gleichsetzen.
http://de.wikipedia.org/wiki/Epig... ur_Genetik

Wellen und Spiralen!
Da bin ich ja mal gespannt, wie lange es dauert...

bin schon da;-)

und ich steh einfach drauf, wenn uns uralte erkenntnisse als neu verkauft werden:

http://www.youtube.com/watch?v=i23Ah5lBQIU

und die erkenntnis, daß der vortex im aufbau der natur eine wichtige rolle spielt ist ebenfalls uralt, und wurde sogar von einem österreicher bis zum exzess erforscht:

http://www.youtube.com/watch?v=8M81_FRbTLc

mir scheint unsere paradigmenwissenschaft hinkt wiedermal etwas hinterher

Über acht Stunden - du schwächelst. ;)

Gut gemacht, Zauberlehrling, aber wie stellen wir jetzt den Besen in die Ecke zurück?
;)

Nicht verzagen,
Meister fragen!

Und sie laufen! Naß und nässer
wirds im Saal und auf den Stufen.
Welch entsetzliches Gewässer!
Herr und Meister! hör mich rufen!

:)

Tja, keine Ahnung, wo der Meister wieder bleibt wenn man ihn mal braucht.
Er wüsste sicher einen passenden Spruch mit gefälligem Reim.

Das kann einen aber auch schon ziemlich niederhau'n, wenn der Meister seinen Einsatz verschläft...
*seufz*

Immer dieses Elend mit der Flasche... ;)

Haben sie immer noch nicht die Bedeutung fundierter Studien und Beweisführung verstanden?
Nur weil Einzelpersonen etwas behaupten oder Gruppen irgendeiner Meinung anhängen ist das noch lange keine gesicherte Erkenntniss.

Ihnen mag ja das Maß an geforderter Überprüfung und Wahrscheinlichkeit zu hoch sein. Wissenschaftliches Arbeiten erfordert das aber nunmal.

sobald diese einzelpersonen ihre beobachtungen reproduzieren können, und ihre theorien in der anwendung bestätigen, wie das zb ein schauberger mit seinen holzschwemmanlagen gemacht hat, ist diese diskussion hinfällig.

die anlagen funktionierten hervorragend, und die wissenschaft ist bis heute nich in der lage zu erklären warum sie funktionierten obwohl sie den gängigen theorien von newton bis archimedes widersprechen - und damit liegt der schwarze peter auf seiten der wissenschaften, die diesen widerspruch, bis auf wenige ausnahmen (zb. prof. forchheimer), bis heute lieber ignoriert anstatt sich daran die finger zu verbrennen

Daß einzelne Anlagen funktionieren mag ja durchaus zutreffen. Damit ist es aber noch keine wiss. Erkenntniss, sondern nur ein funktionierendes Experiment. Das Experiment muß von unabhängiger stelle widerholt und überprüft werden können. Und wenn man die Hintergründe und Zusammenhänge nicht versteht, muß das Experiment in verschiedensten anordnungen überprüft werden, bi sman mit einer sehr großen Wahrscheinlichkeit davon ausgehen kann, daß es in, durch die Experimente bestimmten Parametern, "immer" funktioniert. Das ist z.B. mit den Schauberger Anlagen oder aus seinen Aufzeichnungen bisher nicht geschehen. Darüber hinaus hängt Schauberger,ein gewisser eso-Ruf an, was bewirkt, daß Andere zögern sich dieser Forschung anzunehmen.

Wenn es einzelne Anlagen gibt, die funktionieren, und andere nicht, dann läge es an der Wissenschaft herauszufinden was da den Unterschied ausmacht.

Auf irgendwen hinzuhauen hat jedenfalls nichts mit Wissen*schaft* zu tun, sondern das ist nur der übliche Kleinkrieg in den Diskussionsforen, geführt von Leuten die nicht die Mittel oder Qualifikationen oder das Interesse haben, tatsächliche Untersuchungen anzustellen, tatsächlich neues Wissen zu schaffen. Blödposter nenne ich die.

tja, das liegt aber wohl eher daran, daß schauberger ein opfer seiner zeit war, und man damals dann auch andere sorgen hatte - und nach dem krieg waren sowohl seine unterlagen als auch seine maschinen verschwunden bzw. beschlagnahmt - seine erkenntnisse waren durchaus valide, und wurden teilweise sehr wohl überprüft (zb. wendelrohrversuche) - er scheiterte eher an der ignoranz des estabilshments und den problemen seiner zeit - vielleicht auch an seiner eigenen sturköpfigkeit.....auf alle fälle wär es mal an der zeit sich näher mit ihm zu beschäftigen, auch in umwelttechnischer hinsicht, wo er ja inzwischen wenigstens im flussbau state of the art ist würde das viele probleme lösen.

Da haben sie wohl eine theorie, die überprüft werden müßte.
An ´ihrer zeit´ sind wohl schon viele gute Leute gescheitert. Aber es gehört auch immer ein soziales Talent dazu, so daß Produkte und Ideen vermarktet werden können.

so ist es - aber den genies fehlt halt meist die soziale komponente....

Daß ist sogar nachgewiesenermaßen so. Es gibt eine Studie in den USA, die die intelligentesten Kinder, ich glaube in den 60ern, begleitet hat, in der Annahme, es würden DIE Personen, die die zukunft des Landes bestimmen würden. herausgestellt hat sich aber, daß nur wenige davon (und da waren IQs an die 200 dabei) wirklich etwas erreicht haben. Viele sind an einfachen zwischenmenschlichen Dingen gescheitert. Andere widerum haben es nicht vermocht, projekte durchzuplanen und dann auch durchzuziehen. Sie verloren das Interesse und wendeten sich wieder Anderem zu. Und auch einige drifteten in Oberflächlichkeit/ Unwissenschaftlichkeit und Wahnvorstellungen ab.

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