Wochenrückblick KW 35
Genetischer Risikofaktor für Migräne entdeckt
Ein internationales Wissenschaftlerteam hat eine Genvariante aufgespürt, die das Risiko für pochende Kopfschmerzen erhöht. Demnach spielen bei Migräne genetische Faktoren offenbar eine wichtige Rolle.
Die Humangenetiker vom International Headache Genetics Consortium berichten im Fachmagazin Nature Genetics (29.August 2010, Online-Vorabveröffentlichung). An dem Konsortium waren Forscher aus Köln, Kiel, München und Ulm beteiligt. Unterstützt wurden sie im Rahmen des nationalen Genomforschungsnetzes (NGFN-plus). Insgesamt haben die Forscher die genetischen Daten von 56.742 Menschen aus Finnland, Deutschland, den Niederlanden, Island und Dänemark verglichen und dabei den Risikofaktor im Erbgut gefunden. In den Industrieländern leiden etwa eine von sechs Frauen und einer von zwölf Männern unter Migräne. Bereits zuvor hatten Forscher Hinweise auf Gene entdeckt, die mit seltenen und extrem schweren Migräneformen zusammenzuhängen scheinen. Nun sei dies erstmals auch für die gewöhnliche Migräne gelungen.
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Die Mediziner haben das gesamte Erbgut von 2731 Migränepatienten mit dem von 10.747 Gesunden verglichen. Dabei stellte sich heraus, dass ein spezieller Gen-Marker namens rs1835740 auf Chromosom 8 ein deutlich höheres Risiko ergibt, eine Migräne zu entwickeln. Ein weiterer Vergleich von 3202 Migränepatienten mit 40.062 Gesunden bestätigte diese Assoziation, schreiben die Wissenschaftler.
Zwar fiel der Zusammenhang zwischen der Genvariante und den Migräne-Typen mit oder ohne die als Aura bezeichnete Wahrnehmungsstörung nicht in allen Ländern gleich deutlich aus. Trotzdem schließen die Wissenschaftler auf eine wichtige Rolle des Gens bei der Entstehung der Kopfschmerzen. Das Gen liegt in unmittelbarer Nachbarschaft zu zwei weiteren Genen, für deren Funktion es möglicherweise eine wichtige Rolle spielt: PGCP und MTDH. Diese Gene sind Teil des Regelsystems von Glutamat, einem wichtigen Hirnbotenstoff, der schon lange im Verdacht steht, eine Schlüsselrolle für die Entstehung von Migräne zu spielen.
Erstmals sei damit eine genetische Verbindung zwischen einer Zunahme von Glutamat im Gehirn und der gewöhnlichen Migräne identifiziert worden, so Christian Kubisch von der Universität Ulm. Allerdings warnen die Wissenschaftler, dass weitere Studien die Ergebnisse bestätigen und andere möglicherweise beteiligte genetische Faktoren identifizieren müssten. Außerdem seien in der aktuellen Untersuchung vor allem besonders stark leidende Klinik-Patienten berücksichtigt worden. Die Erkenntnisse könnten möglicherweise helfen, Medikamente zu entwickeln, die die Ansammlung von Glutamat im Gehirn blockieren und so das Kopfschmerz-Risiko senken. Wann Patienten mit solchen Mitteln rechnen können, ist allerdings noch offen.
Roche weiht 136-Millionen-Euro-Neubau am Standort Penzberg ein
Der Pharmakonzern Roche hat am bayerischen Standort Penzberg ein 136 Millionen Euro teures Gebäude für die Diagnostika-Sparte eingeweiht.
Neben der Forschung und Entwicklung von neuartigen molekularbiologischen Tests soll der Diagnostics Operations Complex (DOC) vor allem der biotechnologischen Produktion von immundiagnostischen Tests dienen, wie das schweizerische Unternehmen mitteilte.
Dazu zählen Brustkrebsmarker ebenso wie Tests für die Herz-Kreislauf-Diagnostik und auch Infektionskrankheiten wie Hepatitis und HIV. Darüber hinaus werden im DOC Forschungsreagenzien produziert. Bei der Einweihung auf dem Werksgelände am 2. September 2010 im bayerischen Penzberg waren Ministerpräsident Horst Seehofer (CSU) und Wissenschaftsminister Wolfgang Heubisch (FDP) anwesend.
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„Die Bedeutung von In-vitro-Diagnostika im Gesundheitswesen wird weiter stark zunehmen, nicht nur im Bereich der Prävention, Frühdiagnose und Therapiekontrolle, sondern auch im Rahmen der personalisierten Medizin, die im Fokus unserer weltweiten Forschungs- und Entwicklungsaktivitäten steht“, betonte Roches CEO Severin Schwan.
Erster Nanovirus-Nachweis in Zentraleuropa
Braunschweiger Pflanzenforscher haben in Erbsenpflanzen aus Sachsen-Anhalt eine neue Art eines sogenannten Nano-Virus entdeckt.
Der Fund markiert zudem den ersten Nachweis solcher winzigen Erreger in Zentraleuropa überhaupt. Bereits 2009 hatten die Forscher vom Braunschweiger Julius-Kühn-Institut im sachsen-anhaltinischen Aschersleben die Krankheitserreger aus kränkelnden Erbsenpflanzen isoliert. Zusammen mit französischen Kollegen vom Institut des Sciences du Végétal (CNRS) wurden im Sommer 2010 verdächtige Proben aus Österreich, Serbien und Ungarn gesammelt, um gezielt nach dem neuen Virus zu suchen.
Die befallenen Pflanzen zeigten Vergilbungs- und Stauchesymptome an Erbsen -und Fababohnensämlingen. Nachdem alle üblichen Tests keine in Europa bekannten Viren nachwiesen, keimte bei den Julius Kühn-Institut (JKI) ein Verdacht. "Es deutete sich an, dass es sich um einen Nanovirus handeln könnte", so Vetten. Diese Viren sind in Nordafrika und im Nahen Osten zum Beispiel an Kichererbsen und Linsen weit verbreitet. In Europa traten sie bislang nur in Spanien sporadisch auf. Der Verdacht traf ins Schwarze. Damit wurde für Zentraleuropa erstmals ein Nanovirus nachgewiesen.
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Die molekularen Unterschiede zu bisher bekannten Nanoviren sind so groß, dass das 2009 gefundene Isolat als eine neue Virusart angesehen werden kann. Für sie haben die Wissenschafter den Namen Pea necrotic yellow dwarf virus (PNYDV) vorgeschlagen. "Obwohl der Winter 2009/2010 sehr kalt war und wegen des nassen und sehr kühlen Frühlings bzw. Frühsommers die Überträger von Viren, Blattläuse, sich kaum entwickelten und wenig Flugaktivität zeigten, konnte in mehr als der Hälfte der 2010 in Österreich, Serbien und Ungarn gesammelten Erbsenproben Nanoviren nachgewiesen werden", sagt Vetten. Nanoviren sind demnach wesentlich weiter verbreitet als bisher angenommen.
Ökologisch bewirtschaftete Erbsenfelder in Österreich waren vergleichsweise stärker befallen als konventionell bewirtschaftete Flächen. Da im Ökoanbau weder das Saatgut noch die späteren Pflanzen mit Pflanzenschutzmitteln behandelt werden, können sich die Virusüberträger - Blattläuse - stärker vermehren und das Virus auf die Erbsen übertragen. Die Wissenschafter gehen davon aus, dass in bestimmten Ländern Südosteuropas, unter günstigen klimatischen Bedingungen, also bei mildem Winter und warmem Frühjahr, und bestimmten Kulturbedingungen das neue Nanovirus in Erbsenbeständen so stark auftreten kann, dass es wirtschaftliche Bedeutung erlangt.
Bakterien unterdrücken Abschilferung der Schleimhaut
Damit Mikroben menschliche Schleimhäute besser besiedeln können, unterdrücken sie offenbar die Gewebeerneuerung.
Das haben Zellbiologen um Christof Hauck von der Universität Konstanz entdeckt. Wie die Forscher im Fachjournal Science (3. September 2010,Bd. 329. S. 1197) schreiben, unterdrücken Gonokokken gezielt die Abschilferung von Schleimhautzellen, um ihren Wirt kolonisieren zu können. Die Erkenntnisse der Forscher stellen den bislang wenig beachteten Abschilferungsprozess, die so genannte Exfoliation, in den Mittelpunkt des wissenschaftlichen Interesses: „Wenn der Vorgang der Exfoliation besser verstanden wird, können wir in der Zukunft auch die raffinierten Tricks der Bakterien aushebeln und dieses Wissen für prophylaktische oder therapeutische Ansätze nutzen“, so Hauck.
Bevor sie sich in ihrem Wirt ausbreiten können, besiedeln viele Mikroben zunächst die Schleimhäute des menschlichen Körpers, zum Beispiel den Rachenraum, den Darm oder den Urogenitaltrakt. Sich dort zu behaupten, ist für die Mikroorganismen kein einfaches Unterfangen, denn wie bei einem Kalender das aktuelle Tagesblatt, so können die oberflächlichen Zellen der Schleimhaut eine nach der anderen abgeschilfert werden. Diese ständige Gewebeerneuerung beugt einer Einnistung von Erregern vor. Die neue Studie der Konstanzer Zellbiologen um Hauck belegt nun, dass Gonokokken, die Erreger der Geschlechtserkrankung Tripper, zu einer raffinierten Gegenmaßnahme greifen: Sie regen die Schleimhautzellen zu einer erhöhten Anheftung an das Bindegewebe an und sorgen dafür, dass die infizierten Zellen sich nicht mehr aus dem Gewebeverband herauslösen können.
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Die Forscher konnten aufzeigen, dass die Erreger dadurch nicht nur die Exfoliation unterdrücken, sondern auch die Schleimhaut weitaus effizienter besiedeln können. Die Forscher entdeckten, dass eine Bindung dieser Bakterien an bestimmte Rezeptoren auf den Schleimhautzellen, die so genannten CEACAMs, den Exfoliationsprozess unterdrückt. Als Ursache entschlüsselten die Biologen, dass die Bindung der Bakterien eine Signalkaskade in den Zellen in Gang setzt, welche letztlich Integrine stimuliert. Integrine sind Rezeptoren, die die Zellen am Bindegewebe haften lassen und dadurch wie eine Art hochwirksamer Klebstoff die Exfoliation der Zellen verhindern. Nun wollen die Konstanzer Zellbiologen den Exfoliationsmechanismus manipulieren, um schädliche Bakterien fern zu halten oder nutzbringenden Bakterien die Besiedlung der Schleimhäute zu erleichtern.
Zusammensetzung des Zentrosoms aufgeklärt
Berliner Forscher haben mit Kollegen aus Heidelberg und Jena die genaue Eiweiß-Zusammensetzung des Zentrosoms bei Fruchtfliegen aufgeklärt.
Wie dieser Schlüssel-Proteinkomplex bei der Zellteilung aufgebaut ist, berichten die Forscher im EMBO Journal (3.September 2010, Online-Vorabveröffentlichung). Eine Grundvoraussetzung für Wachstum und Leben eines vielzelligen Organismus ist die Fähigkeit seiner Zellen, sich zu teilen.
Dafür werden die Chromosomen der Zellen zunächst verdoppelt und anschließend auf die Tochterzellen verteilt. Die Verteilung der einzelnen Chromosomen wird durch einen Proteinkomplex aus mehreren hundert verschiedenen Proteinen organisiert, das sogenannte Zentrosom. Bei Krebszellen ist das Zentrosom häufig unnormal geformt oder kommt in unkontrollierten Mengen vor. Die Gründe dafür waren bisher weitgehend unbekannt. Wissenschaftler des Berliner Max-Planck Instituts für molekulare Genetik haben jetzt gemeinsam mit Kollegen des Deutschen Krebsforschungszentrums in Heidelberg und des Leibniz-Instituts für Altersforschung – Fritz Lipmann-Institut in Jena die Funktion der einzelnen Bestandteile des Zentrosoms untersucht.
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Die Forscher um Bodo Lange haben die Bestandteile des Zentrosoms vermessen und beschreiben deren Funktion. Ihre Arbeit erweitert das Wissen über die Regulation der Zellteilung und ermöglicht neue Ansatzpunkte für das Verständnis der Krebsentstehung. Für ihre Arbeit untersuchten die Wissenschaftler sowohl Zentrosomen der Fruchtfliege Drosophila melanogaster als auch solche aus menschlichen Zellen. „Die Fruchtfliege ist ein hervorragendes System zur Untersuchung des Zentrosoms, da sich die grundlegenden Mechanismen der Zellteilung zwischen Fliege und Mensch stark ähneln“, so Lange. Aus den Eiern der Fruchtfliege isolierten die Forscher zunächst die Zentrosomen und identifizierten in diesen dann mit Hilfe massenspektrometrischer Untersuchungen mehr als 250 verschiedene Proteine. Anschliessend wurden die einzelnen Proteinkomponenten durch sogenannte RNA-Interferenz (RNAi) gezielt inaktiviert, um ihre jeweilige Bedeutung für die Struktur des Zentrosoms und die Chromosomenverteilung zu untersuchen. Durch den Einsatz von hochmodernen automatischen und roboterunterstützten Mikroskopen gelang es den Wissenschaftlern, die verschiedenen Funktionen der Proteine quantitativ zu bestimmen. Sie fanden eine Reihe von Proteinen, die für die Trennung der Chromosomen, die Zahl der Zentrosomen und deren Struktur verantwortlich sind. Diese Merkmale weisen in Krebszellen häufig Fehler auf und sind nach der Auffassung der Forscher vor allem für die Zellteilung und bei der Entstehung von krebsartigen Erkrankungen von großer Bedeutung.
Proteinfabriken im Energiesparmodus
Münchner Biochemiker haben erstmals beobachtet, wie Bakterien nährstoffarme Zeiten überdauern und dazu die Protein-Produktion zurückfahren.
Diese sogenannte Überwintern ist ein Weg, mit dem Bakterien bei Hungerzeiten die Anzahl der Protein produzierenden molekularen Maschinen (Ribosomen) drosseln.
Die Wissenschaftler des Max-Planck-Instituts für Biochemie in Martinsried bei München konnten jetzt in 3D zeigen, wie sich die ruhenden Ribosomen in der Zelle anordnen. Über diesen umkehrbaren Ruhe-Modus berichten die Forscher im Fachblatt im Journal of Cell Biology (August 2010, Bd. 190. S. 613). Sind nicht mehr genügend Nährstoffe vorhanden, setzen Bakterien die Proteinproduktion aus und entlassen einige der dafür zuständigen Arbeiter, die Ribosomen. Die restlichen verharren in Paaren in einem Ruhezustand. Da dieser Prozess dem Winterschlaf von Tieren ähnelt, werden die gehemmten Ribosome auch „überwinternde“ Ribosomen genannt. Dass sich Ribosomen zu Paaren zusammenlagern können, haben Wissenschaftler schon in den 50er Jahren beobachtet.
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Doch erst die moderne Kryo-Elektronentomographie machte nun eine detaillierte Erforschung der Überwinterung möglich. Mit dieser Technik können zelluläre Strukturen dreidimensional abgebildet und betrachtet werden. Die Zelle wird quasi schockgefroren, sodass ihre räumliche Struktur erhalten bleibt und sie in ihren Eigenschaften nicht verändert wird. Dann nehmen die Forscher mit dem Elektronenmikroskop aus verschiedenen Blickwinkeln zweidimensionale Bilder der Zelle auf, aus denen sie schließlich ein dreidimensionales Bild rekonstruieren. Mit Hilfe dieser Methode konnten die Max-Planck-Forscher um Wolfgang Baumeister und Ulrich Hartl, jetzt erstmals „überwinternde“ Ribosomen in hungernden Bakterien nachweisen. „Wir konnten zeigen, dass diese ruhenden Ribosomen in intakten E. coli Zellen unter ernährungsbedingtem Stress existieren. Sie verschwinden jedoch, wenn Nährstoffe wieder hinzugefügt werden. Wir glauben, dass unsere Ergebnisse Aufschluss über zelluläre Mechanismen der Stressverarbeitung und Regulierung der Proteinproduktion geben“, erklärt Baumeister.