Sieht so der "Stein der Weisen" aus?

  Sieht so der Stein der Weisen, der Jungbrunnen, aus?

Die Grafik zeigt im Hintergrund den katalytischen Bereich des Enzyms Sirt1. Im Vordergrund befindet sich ein kettenförmig aufgebautes Peptid. Von dessen Struktur hängt es ab, in welcher Weise die Sirt1-Aktivität durch Resveratrol – oder eine andere Substanz – beeinflusst werden kann.

Grafik: Prof. Dr. Clemens Steegborn

Sirtuine regeln den Stoffwechsel und den Alterungsprozess in einem Organismus. Sieben solcher Enzyme besitzt der Mensch. Sie verändern bei ihrer Arbeit lebenswichtige Proteine, indem sie an bestimmten Stellen Acetylgruppen abspalten, was die Signalwirkung für den gesamten Stoffwechsel hat, neue Proteine zu synthetisieren. Diese Sirt1 bis Sirt7 genannten Substanzen einfach entsprechend zu beeinflussen, sollte demnach der Königsweg zur Unsterblichkeit sein. Leider steckt der Teufel mal wieder im Detail. So zeigt zwar die bisherige Wunderdroge aus Rotwein, Resveratrol, Wirkung auf Sir1, aber was dieses Sir1 daraus macht, ist ziemlich unübersichtlich: Da werden manche Proteine verändert, andere aber nicht. Erst wer Klarheit über diese komplexen Mechanismen erlangt hat, darf wohl weiterträumen vom Ewigen Leben.

Metallionen entscheiden über Enzym-Produkte

  Metallionen können darüber entscheiden, welches Endprodukt ein Enzym bildet. Zumindest gilt das für ein Enzym des Meerrettichblattkäfers, das dort in den Terpenmetabolismus eingreift. In Gegenwart von Magnesium entsteht das Farnesyldiphosphat mit 15 C-Atomen, wohl ein Vorläufer der Juvenilhormone, die die Entwicklung des Insekts lenken. Ist aber Mangan oder Cobalt im Ansatz entsteht das Geranyldiphosphat mit 10 C-Atomen, ein Vorläufer der Wehrsubstanz Chrysomelidial.

Die Arbeit bietet eine zusätzliche Erklärung, wie Organismen Zehntausende von Sekundärmetaboliten (Metabolite, die nur für den Gesamtorganismus nicht aber für die einzelnen Zellen wichtig sind) bilden können - mit einem relativ kleinen Enzym-Werkzeugkasten.

Larven des Meerrettichblattkäfers Phaedon cochleariae

Foto: Sindy Frick / MPI für chemische Ökologie

Regenerationskünstler Grünlicher Wasserlurch

Der Grünliche Wassermolch ist der Weltmeister unter den Regenerationskünstler. Innerhalb weniger Monate wächst ihm zum Beispiel ein abgetrenntes Bein nach. Da sein Genom etwa zehn Mal größer ist als das menschliche, musste ein anderer Weg beschritten werden, um hinter das Geheimnis dieser Fähigkeit zu kommen: Die Wissenschaftler katalogisierten stattdessen die mRNA. Die mRNA ist die Gesamtheit der Kopien, die von den "aktiven" Teilen des Erbgutes gemacht und in Proteine umgesetzt werden. Immer noch eine gewaltige Anzahl von etwa 120.000 unterschiedlichen mRNA-Ketten kamen da zusammen. Unter diesen fanden sich 826, die für Proteine kodieren, die es nur bei Lurchen gibt, darunter einige, die bislang noch nicht beschrieben waren. Unter diesen neuen Proteinfamilien vermuten die Wissenschaftler jene Kandidaten, die bei der Regeneration von Gliedmaßen synthetisiert werden.

Der Grünliche Wassermolch ist ein Regenerationskünstler, der verletztes Gewebe ganz oder teilweise neu bilden kann.

MPI für Herz- und Lungenforschung

Klettverschluss für unter Wasser

Wie ein Klettverschluss binden die Ferrocene (gelb)

 in die Cucurbite (grau) und verbinden die Werkteile (blau) auch unter Wasser sicher.

(c) Wiley-VCH

So sieht ein neuer Unterwasser-Kleber aus: Eine Fläche von einem Quadratzentimeter hält ein Gewicht von zwei Kilogramm in Wasser. Die Klebestreifen können mehrmals verwendet werden. Die Komponenten des Klebers sollen alle bioverträglich sein.

Perlmutt mithilfe von Bakterien produzieren

Man nehme das Protein Perlucin und kopple es an das Grün-Fluoreszierende-Protein (GFP) und träufle in die wässrige Lösung dieses Komplexes abwechselnd Carbonat-und Kalziumionen. Die Reihenfolge und der pH-Wert entscheiden über die Kristallstruktur der Kalk-Art, die dabei entsteht. Das GFP hat bei diesem Prozess offensichtlich zwei Aufgaben: Zum einen macht es das Perlucin wasserlöslich, zum andern dient es als Abstandshalter zwischen den unterschiedlichen KalkKristall-Schichten.
Nächstes Ziel: mit GFP sämtliche Proteine, die am Entstehungsprozess von Perlmutt beteiligt sind, wasserlöslich machen und in Bakterien biotechnologisch exprimieren.
So könnten zukünftig aus billigem, gelöstem Kalk großtechnisch wertvollere Kalk-Arten produziert werden. Natürlich auch Muschelperlen - technische.

Proteine aus der Haliotis Schnecke bewirken das Wachstum maßgeschneiderter Materialien.

Quelle: Uwe Bellhäuser

Bei der Zellteilung müssen Spann- und Halteseile der Zellwand gekapptwerden

Was bewirkt bei der Teilung einer Zelle die dabei notwendige Umformung? Die Ubiquitin-E3-Ligase spielt dabei offensichtlich eine zentrale Rolle. Sie baut nämlich - zeitlich begrenzt - den Aktin-Regulator Eps8 ab. Dieser greift Aktinfilamente des Zytoskeletts der Zelle an. Diese dreidimensionale Netzkonstruktion spannt von innen die Zellwand so, wie die Kabelzüge und Verstrebungen das Dach des Münchener Olympiastadions spannen und tragen.

Immunfluoreszenzmarkierung einer Zelle in der frühen Mitose mit normaler (rechts) und erhöhter Eps8-Menge (links). In grün ist das Aktinzytoskelett, in rot DNA und in blau ein spezifischer Mitosemarker dargestellt.

Bildnachweis: Dr. Achim Werner

Diabetes-Therapie bald auch mit Osteoporose-Medikamenten?

Bei Diabetes II wird zwar genug Insulin produziert, dieses ist aber nur noch schwach wirksam. Diese "Insulinresistenz" wird an zentraler Stelle offensichtlich von RANKL getriggert, eine Eiweißstruktur, die auch beim Abbau von Knochenmatrix eine bedeutende Rolle spielt.
Da bei der Osteoporose-Therapie Medikamente etabliert sind, die RANKL als Ansatzpunkt haben, wird die zügige Einführung solcher Medikamente in der Diabetes-Therapie vorhergesagt.

Licht ins Dunkle gebracht: Uraltes Enzym triggert die Wasserstoffbildung in Algen

Wenn Mikroalgen im Dunkeln Wasserstoff herstellen wollen, müssen sie auf ein uraltes Enzym zurückgreifen, das einst in Bakterien und einzelligen Parasiten entwickelt wurde, um in licht- und sauerstofffreier Umgebung überleben zu können. Auch in den Algen gewinnt dieses Enzym durch den Abbau von Zucker in Gegenwart von Eisenatomen und Vitamin B1 die nötige Energie. Diese Energie nutzen dann sogenannte Hydrogenasen, um schließlich Wasserstoff zu bilden.
Von diesen neuen Erkenntnissen erhofft man sich eine Produktionssteigerung bei biotechnologisch aus Algen gewonnenem Wasserstoffgas.

Die einzellige Grünalge Chlamydomonas kann nicht nur mittels Sonnenenergie H2 produzieren, sondern auch im Dunkeln. Die RUB-Forscher deckten die Kombination der verantwortlichen Proteine auf.

Bild: AG Photobiotechnologie, RUB

Organische Abfälle immer in die Biotonne

RNA-Moleküle müssen, nachdem sie ihre Arbeit erledigt haben, vernichtet werden. Das Exosom erledigt das, ein Proteinkomplex aus neun Proteinketten. Zusammengefügt zu einer Tonne, entfalten und lotsen sie die RNA-Ketten durch sie hindurch zu einem zehnten Protein, das die RNA in Stücke schneidet.
Das Exosom ist eine universelle Einheit, die schon in Archaebakterien vorkommt.

Die Kristallstruktur eines kompletten eukaryotischen RNA-Exosom-Komplexes zeigt, wie dieser sein Substrat erkennt und verarbeitet. Die RNA (schwarz) wird von den „cap“-Proteinen (gelb, beige, orange) erkannt und entwunden. Anschließend wird sie durch den Komplex gefädelt und zur aktiven Untereinheit geleitet (violett), wo der eigentliche Abbau stattfindet.(Bild: Debora L. Makino/ Copyright: MPI für Biochemie)

nicht-kodierendes RNA-Molekül MALAT1 macht Krebszellen mobil

80 Prozent des menschlichen Erbguts scheinen völlig überflüssig, denn in diesen steckt keine Anleitung zum Zusammenbau von Proteinen. Und trotzdem werden auch diese in RNA-Moleküle umgeschrieben. Und diese RNA-Moleküle haben vielfältige Aufgaben. Meist sind es kleine RNA-Moleküle mit um die 60 Bausteinen. Längere mit mindestens 200 Basen gibt es allerdings auch. Sie sind an der Zellteilung, dem Wachstum und dem Zelltod beteiligt.
Von MALAT1 weiß man zum Beispiel, dass es bei verschiedenen Formen des Lungenkrebses auftritt und deshalb guter Marker für diese Krankheit ist. Inzwischen kennt man auch seine Funktion: Es sorgt dafür, dass Krebszellen mobil werden und damit metastasieren können. Die Forscher hoffen, dass mit dieser Erkenntnis neue Therapiemöglichkeiten entwickelt werden können.

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Die bessere Therapie: Krebszellen schlafen legen statt abtöten

Krebszellen in den "Dornröschenschlaf" (Seneszenz) schicken statt zu versuchen, sie zu zerstören. Das könnte auf Dauer der sinnvollere therapeutische Ansatz sein. Das Immunsystem kann das bewirken, weshalb zwei alte Bekannte wieder in den Fokus der Krebstherspie geraten: Interferone und der Tumor Nekrose Faktor. Sie sollen jetzt aber nicht mehr Krebszellen zerstören sondern "stumm schalten".

Rot gefärbt sind ehemals bösartige Tumorzellen (Melanomzellen), die im Rahmen der natürlichen Immunkontrolle in den dauerhaften Wachstumsstopp, die Seneszenz (rote Markierung) übergegangen sind. Braun gefärbt sind noch verbleibende Pigment beladene Zellen.

Foto: Universitätsklinikum Tübingen

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Peptide transportieren Phospholipide durch die Zellmembran

Ein schraubenförmiges Peptid ist es, das Phospholipide von einer Seite der Zellmembran zur anderen transportieren. Damit ist das Rätsel gelöst, wie diese Phospholipide, die immer nur auf einer Seite der Membran gebildet werden, mit ihrem wasserlöslichen Kopf durch die Wasser abweisende Schicht gelangen können.
Das Phospholipid mit dem blauen Kopf in der Grafik zeigt dies: Wenn das schraubenförmige Peptid das Phospholipid mit dem orangenen Kopf bindet, kann das blauköpfige durch die erste in die zweite Membranschicht schlüpfen.

Grafik: D. Langosch et al./Chemistry & Biology, Volume 20, 24 January 2013