Entschlüsselt: Wie Informationen in die Zelle gelangen

    26. April 2019, 09:00
    posten

    Forscher haben Struktur eines zentralen Faktors eines Zell-Signalwegs aufgeklärt

    Villigen– Wissenschafter in der Schweiz haben einen wesentlichen Teil eines Signalweges aufgeklärt, der Informationen durch die Zellmembran in das Innere einer Zelle überträgt. Dieser Signalweg ist für alle Säugetiere von großer Bedeutung, da er an verschiedenen wichtigen Lebensprozessen wie beispielsweise der Regulation des Herzschlags beteiligt ist. Drei Proteine übermitteln dabei die Informationen in das Zellinnere.

    Das Forschungsteam um Volodymyr Korkhov vom Paul Scherrer Institut PSI hat die Struktur der dritten und letzten Komponente des besagten Singalwegs, der sogenannten Adenylylzyklase, mit nahezu atomarer Auflösung entschlüsselt. Dadurch haben die Wissenschafter herausgefunden, wie sie sich selbst reguliert, berichten sie im Fachjournal "Science".

    Transport durch die Barriere

    Zellen sind von Membranen umhüllt, die das Zellinnere vor der Außenwelt schützen, aber auch eine Barriere für Vitalstoffe und Informationen darstellen. Deshalb braucht es Mechanismen, die diese Informationen über die Membran hinweg ins Zellinnere transportieren.

    Die Adenylylzyklase ist der dritte Bestandteil eines dreiteiligen Mechanismus, der der Signalübertragung dient. Wird sie aktiviert, produziert sie einen Botenstoff, sogenanntes zyklisches AMP (cAMP). Dieses wiederum setzt wichtige Zellprozesse in Gang. Zum Beispiel solche, die bei Bedarf zur Erhöhung der Herzfrequenz führen.

    Mithilfe von Kryo-Elektronenmikroskopie gelang den PSI-Forschenden die bisher detailreichste Momentaufnahme dieser Art von Protein, berichten die Wissenschaft. "Um zu verstehen, wie Signalwege in der Zelle funktionieren, ist es zunächst notwendig zu wissen, wie die beteiligten Komponenten im Detail aussehen", sagte Korkhov.

    Selbsthemmendes Protein

    Die Aufklärung der Detail-Struktur zeigte zur Überraschung der Forschenden, wie dieses Protein dazu in der Lage ist, sich selbst zu hemmen und damit eine Überproduktion des Botenstoffs cAMP zu verhindern.

    Die Studie verbessert das Verständnis über die Regulierung dieses wichtigen Botenstoffs. Die Konzentration von cAMP in Zellen spielt beispielsweise bei der Entstehung von Herz-Kreislauf-Erkrankungen, bestimmten Tumoren oder Typ-2-Diabetes eine wichtige Rolle, schreiben die Forscher. "In Zukunft könnten es unsere neuen Erkenntnisse ermöglichen, Medikamente zu identifizieren, die die Adenylylzyklase hemmen oder aktivieren – je nachdem, ob Überproduktion oder ein Mangel an cAMP für eine Krankheit verantwortlich ist", sagt Korkhov. (red, APA, 26.4.2019)

    Share if you care.