Alzheimer: Faltungshelfer ertastet Tau-Protein

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Alzheimer-Forscher haben nachgewiesen, wie das Helferprotein Hsp90 (grau) das Tauprotein (rot) über einen großen Bereich und viele Kontakte bindet. Quelle: Rüdiger / Universität Utrecht

Bonner und Göttinger Forscher haben entdeckt, wie das Faltungshelferprotein Hsp 90 an das Tau-Eiweiß bindet, das bei Alzheimer für das Massensterben von Nervenzellen mitverantwortlich ist.

Wenn Menschen an Alzheimer erkranken, verändern Tau-Proteine im Gehirn plötzlich ihre Struktur. Sie verklumpen. Diese Klumpen führen dann zum Absterben der Nervenzellen und damit zu dem für Alzheimer typischen Kontrollverlust. Doch was führt zu dieser verheerenden Veränderung? Stefan Rüdiger von der Universität Utrecht ist gemeinsam mit Kollegen vom Deutschen Zentrum für Neurodegenerative Erkrankungen (DZNE) in Göttingen und Bonn, dem Max-Planck-Institut für biophysikalische Chemie und aus den USA, dieser Frage nachgegangen. Über ihre Ergebnisse berichteten sie im Fachjournal Cell (2014, Bd.156, S.963). Dem Forscherteam gelang es, die Struktur der beiden Bindungspartner zu entschlüsseln. „Wie wir heraufgefunden haben, erkennt Hsp90 das Tau-Protein und wahrscheinlich auch andere Bindungspartner nach einem für uns Wissenschaftler aber ganz neuen Prinzip“, erklärt Stefan Rüdiger.  Das Prinzip, wonach die äußere Form eines Proteins bei der Partnerwahl bestimmend ist, traf für das Hsp 90 nicht zu. Stattdessen fanden sie heraus, dass beide Proteine miteinander „sprechen“. Diese „Kommunikation“ bestimmt, ob das Tau-Protein funktionstüchtig bleibt oder sich zum Schaden der Zelle verklumpt.

Grundsätzlich ist Tau nicht schädlich, sondern übernimmt sogar lebenswichtige Zellfunktionen. Es ist für andere Proteine aber schwer erkennbar. Hsp90 wiederum gehört zu den sogenannten Chaperonen, die als Faltungshelfer agieren und Proteine auch vor Stress wie etwa Hitze schützen. Im Gegensatz zu anderen Chaperonen besitzt Hsp90 jedoch keine Region, mit der es seine Bindungspartner wie ein Barcode-Scanner erkennt und festhält. Aber auch Tau bietet keinen Bereich, der als Barcode dienen könnte. Die Wissenschaftler gehen davon aus, dass das Hsp90 das Tau-Protein „ertastet“ und das mit einer Fläche, die viel größer ist als Regionen anderer Chaperonen. „Über diesen für uns bisher unbekannten Mechanismus der „Partnerwahl’ kann Hsp90 eine große Anzahl ganz unterschiedlicher Proteine erkennen und binden, denn in den Augen des Helferproteins sehen sie trotz ihrer Vielfalt an Aufgaben und Strukturen gleich aus“, erklärt Forschungsgruppenleiter Markus Zweckstetter. Ob diese ungewöhnliche Bindung  für das Tau-Protein zum Schutz oder Schaden ist, können die Forscher derzeit noch nicht beantworten. „Aber wir möchten mit unserer zukünftigen Forschung genau diese Frage klären“, so Markus Zweckstetter. Trotz offener Fragen: Diese Erkenntnisse eröffnen einen neuen Ansatzpunkt, um die Entstehung der Alzheimer-Krankheit zu erforschen.

© biotechnologie.de/bb

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ERA-Net zur Erforschung von Infektionskrankheiten

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Auch das Colibakterium kann gefährliche Ausbrüche verursachen. Quelle: Quelle: Rocky Mountain Laboratories, NIAID, NIH/Wikimedia Commens

Mit dem neuen Netzwerk Infect-ERA unterstützt das Bundesforschungsministerium europäische Forschungsverbünde zur Erforschung von Infektionskrankheiten.

Infect-ERA baut auf dem früheren Netzwerk namens ERA-PathoGenoMics auf, 15 europäische Förderer sind beteiligt. Der Forschungsbedarf ist groß: Denn trotz großer Fortschritte bei Prävention, Diagnose und Behandlung stellen menschliche Infektionskrankheiten noch immer eine ernsthafte und zunehmende Bedrohung der öffentlichen Gesundheit dar und verursachen immense Kosten in den Gesundheitssystemen. Verschiedene Faktoren haben zu den jüngsten Problemen in Verbindung mit Infektionskrankheiten beigetragen: Entwicklung von Resistenzen gegen Antibiotika und andere Medikamente gegen Infektionen, Auftreten neuer Infektionskrankheiten, Verbreitung der Pathogene durch weltweites Reisen und Koinfektion mit zwei oder mehr Pathogenen. Weiterhin treten in einigen Teilen der Welt neue Infektionskrankheiten verstärkt auf, weil die dortigen komplexen Bedingungen es Mikroben leicht machen, neue ökologische Nischen zu nutzen. Ständige Anstrengungen und neue Forschungsansätze sind notwendig, um die Pathogenität der Mikroben und ihre Interaktion mit dem Wirt besser verstehen zu können. Infect-ERA will die Ansätze der Grundlagenforschung, der angewandten, technologie­orientierten und klinischen Forschung in einem breiten Spektrum von Forschungsthemen zu menschlichen Infek­tionskrankheiten zusammenbringen.

In multinationale Verbundforschungsprojekten sollen spezifischen Themen zu menschlicher Infektionskrankheiten bearbeitet werden, die durch Bakterien, Viren, Pilze oder Protozoen ver­ursacht werden. Besonderer Fokus liegt auf der Bewertung der Rolle der Mikroflora hinsichtlich Homöostase und Pathogenität der Mikroben und der Untersuchung der möglichen Nutzung von kommensalen Organismen oder Probiotika zur Vermeidung oder Behandlung von Infek­tionen. Außerdem sollen neue Verfahren entwickelt werden, die zur Untersuchung der Anfangsstadien des Infektionsprozesses eingesetzt werden können. Gefragt sind Ansätze und Technologien wie Metagenomik, Transkriptomik und Metabolomik. Anträge mit Schwerpunkt HIV/AIDS, Hepatitis B/C, Malaria und Tuberkulose werden im Rahmen dieser Richtlinien nicht gefördert. Antragsberechtigt sind staatliche und nicht-staatliche Hochschulen, außeruniversitäre Forschungseinrichtungen, wissenschaftliche Arbeitsgemeinschaften mit eigener Rechtsperson sowie Unternehmen der gewerblichen Wirtschaft mit Sitz in Deutschland. Ein Konsortium sollte aus mindestens drei Partnern bestehen, die für die Förderorganisationen in drei verschiedenen, an den Richtlinien beteiligten Ländern förderfähig sind. Projektskizzen können bis zum 2. April 2014 beim Projektträger Jülich eingereicht werden ( Ansprechpartner Dr. Bülent Genç  und Dr. Henrike Knizia)

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Doppelte Gefahr bei Sonnenbrand

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Sonnenbrand fördert nicht nur Hautkrebs. Entzündetes Hautgewebe -hier als grün-fluoreszierende Melanomzellen dargestellt- breitet sich auch auf den Blutgefäßoberflächen (rot) aus. Quelle: Tobias Bald/UKB

Bonner Forscher haben entdeckt, dass Sonnenbrände das Wandern von entarteten Zellen ins Körperinnere begünstigen und somit Metastasen begünstigen können.

Schwarzer Hautkrebs ist besonders gefährlich, da er Absiedlungen in lebenswichtigen Organen wie Lunge, Leber oder Gehirn bilden kann. Die schädlichen UV-Strahlen der Sonne gelten als wichtigster Auslösefaktor. Ein Bonner Forscherteam hat nun gezeigt, dass Sonnenbrände gleich doppelt schaden. Ihre Ergebnisse stellten sie im Fachjournal Nature (2014, Online-Veröffentlichung) vor. „Immer wieder haben wir in UV-bestrahlten Mäusen vermehrt Melanommetastasen in der Lunge beobachtet“, so die Dermatologin Evelyn Gaffal. In Gewebsschnitten fiel auf, dass sich Melanomzellen in entzündeter Haut häufig auf der Oberfläche von Blutgefäßen ausbreiten. Die Forscher konnten herausfinden, dass neutrophile Granulozyten eine wichtige Rolle bei der Metastasierung spielen. Sie werden durch Alarmsignale angelockt, die UV-geschädigte Zellen in der Oberhaut aussenden. Mit Hilfe von speziellen Mausstämmen, denen wichtige Moleküle für die Aktivierung der angeborenen Immunabwehr fehlen, konnten die beteiligten Signalwege aufgeklärt werden. Im LIMES-Institut der Universität Bonn untersuchten die Forscher die Interaktion zwischen Melanomzellen und den Zellen der inneren Blutgefäßwände - den sogenannten Endothelzellen. Dabei beobachteten sie, dass sich Melanomzellen auf Blutgefäßoberflächen besonders effektiv fortbewegen können.

Weitere Untersuchungen mit menschlichen Melanomzellen und modernen genomischen Methoden klärten auf, wie entzündliche Botenstoffe die Melanomzellen zur Wanderung anregen. „Die Vorläufer von Pigmentzellen legen während der embryonalen Entwicklung weite Strecken entlang von Blutgefäßen im Körper zurück, um an ihren richtigen Platz in der Haut zu kommen. Genau diese abgeschalteten Programme werden durch eine Entzündung fälschlicherweise wieder aktiviert“, so Michael Hölzel vom Institut für Klinische Chemie und Klinische Pharmakologie des Universitätsklinikums Bonn. Die Forscher hoffen, in Zukunft neue Therapieformen zu entwickeln, die gezielt in Signalkaskaden der Entzündung eingreifen und die Wanderung von Melanomzellen auf Blutgefäßoberflächen hemmen.  

© biotechnologie.de/al

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