q&more
Meine Merkliste
my.chemie.de  
Login  

News

Der Code der Fette

Neue chemische Werkzeuge können die Konzentration von Lipiden in lebenden Zellen steuern

Schumacher et al. / MPI-CBG

Molekulare Sonden (in blau) für die Analyse von Lipidbotenstoffen.

21.04.2020: Lipide, oder Fette, haben in unserem Körper viele Funktionen: So bilden sie Membranbarrieren, speichern Energie oder sind als Botenstoffe unterwegs und regulieren so zum Beispiel Zellwachstum und Hormonausschüttung. Viele von ihnen sind auch Biomarker für schwere Krankheiten. Bisher ist es jedoch sehr schwierig, die Funktionen dieser Moleküle in lebenden Zellen zu analysieren. Forscher des Max-Planck-Instituts für molekulare Zellbiologie und Genetik (MPI-CBG) in Dresden und des Leibniz-Forschungsinstitut für Molekulare Pharmakologie (FMP) in Berlin haben nun chemische Werkzeuge entwickelt, die durch Licht aktiviert werden und mit deren Hilfe die Lipid-Konzentration in lebenden Zellen beeinflusst werden kann. Mit diesem Ansatz könnten Ärzte gemeinsam mit Biochemikern herausfinden, was Moleküle in einer Zelle tatsächlich tun. Die Studie wurde in der Fachzeitschrift PNAS veröffentlicht.

In jeder Zelle werden tausende verschiedener Lipide (Fette) gebildet. Allerdings gibt es bisher wenig Wissen darüber, wie diese chemische Lipid-Vielfalt zur Übertragung von Botschaften in der Zelle beiträgt, mit anderen Worten, der Lipid-Code der Zelle ist noch nicht bekannt. Das liegt vor allem am Mangel an Methoden zur quantitativen Untersuchung der Lipidfunktion in lebenden Zellen. Ein Verständnis über das Wirken von Lipiden ist sehr wichtig, da sie die Funktion von Proteinen in der ganzen Zelle kontrollieren und daran beteiligt sind wichtige Stoffe durch die Zellmembran in die Zelle zu bringen. Das faszinierende an Lipiden, die als Boten-Moleküle fungieren ist, dass an der Innenseite der Zellmembran nur eine begrenzte Zahl von Lipidenklassen als Botenstoffe zu dienen, diese aber Botschaften von tausenden verschiedenen Rezeptoren-Proteinen bekommen. Wie diese vielen Botschaften aber trotzdem gut erkannt und weitergeleitet werden können, war bisher eine ungelöste Frage.

Die Forschungsgruppen um André Nadler am MPI-CBG und Alexander Walter am FMP haben in Zusammenarbeit mit der TU Dresden chemische Werkzeuge entwickelt, mit dem man die Konzentration von Lipiden in lebenden Zellen steuern kann. Aktiviert wird dieses Werkzeug durch Licht. Milena Schuhmacher, die Erstautorin der Studie, erklärt: „Lipide sind eigentlich keine einzelnen molekularen Strukturen, sondern unterscheiden sich in winzigen chemischen Details, zum Beispiel haben einige längere Fettsäureketten und manche etwas kürzere. Wir konnten mithilfe ausgeklügelter Mikroskopie in lebenden Zellen und mathematischen Modellierungsansätzen zeigen, dass die Zelle diese winzigen Veränderungen durch spezielle Effektor-Proteinen tatsächlich erkennen und so möglicherweise zur Übertragung von Informationen nutzen können. Hierbei war es wichtig, dass wir ganz genau kontrollieren konnten, wieviel von jedem einzelnen Lipid vorhanden war.“ André Nadler, der die Studie betreute, ergänzt: „Diese Ergebnisse deuten auf die Existenz eines Lipidcodes hin, der von Zellen genutzt wird, um Information, die auf der Außenseite der Zelle detektiert werden, auf der Innenseite der Zelle wieder neu zu codieren.“

Die Ergebnisse der Studie könnten es Membran-Biophysikern und Lipid-Biochemikern ermöglichen, ihre Ergebnisse mit quantitativen Daten lebender Zellen zu überprüfen. André Nadler weist darauf hin: „Auch Kliniker könnten von unserer neu entwickelten Methode profitieren. Bei Erkrankungen, wie Diabetes und Bluthochdruck, hat man mehr Lipide, die als Biomarker fungieren, im Blut. Diese kann man mit einem Lipidprofil veranschaulichen. Mithilfe unserer Methode, könnten die Ärzte nun genau sehen, was die Lipide genau im Körper machen. Das war bisher nicht möglich.“

Originalveröffentlichung:
Milena Schuhmacher, Andreas T. Grasskamp, Pavel Barahtjan, Nicolai Wagner, Benoit Lombardot, Jan S. Schuhmacher, Pia Sala, Annett Lohmann, Ian Henry, Andrej Shevchenko, Ünal Coskun, Alexander M. Walter, André Nadler “Live cell lipid biochemistry reveals a role of diacylglycerol side chain composition for cellular lipid dynamics and protein affinities” PNAS, 25. März 2020

Fakten, Hintergründe, Dossiers

Mehr über MPI für molekulare Zellbiologie und Genetik

  • News

    Lass uns eine Zelle bauen

    Zellen sind die Grundbausteine allen Lebens. Ihr Inneres bietet eine ideale Umgebung, in der die elementaren Moleküle des Lebens interagieren können, um chemische Reaktionen stattfinden zu lassen und somit Leben ermöglichen. Die biologische Zelle ist jedoch sehr komplex, sodass es schwierig ... mehr

    Wie Zellen unsere Organe dichthalten

    Unsere Organe sind spezialisierte Kompartimente mit jeweils eigenem Milieu und Funktion. Um unsere Organe nach außen abzudichten, müssen die Zellen im Epithelgewebe eine Barriere bilden, die sogar für Moleküle dicht ist. Diese Barriere wird durch einen Proteinkomplex gebildet, der alle Zell ... mehr

    Leber besitzt Struktur ähnlich von Flüssigkristallen

    Das bisher benutzte, aus dem Jahr 1949 stammende Modell der Leberläppchen konnte nur bedingt veranschaulichen, wie Lebergewebe strukturiert und gebildet wird. Wissenschaftler der Max-Planck-Institute für molekulare Zellbiologie und Genetik sowie für Physik komplexer Systeme haben nun zusamm ... mehr

Mehr über Max-Planck-Gesellschaft

  • News

    Design zuverlässiger nano- und mikroelektronischer Systeme

    Silizium verhält sich spröde wie Glas, dennoch ist es das Material auf das wir uns täglich in einer Vielzahl von wichtigen Anwendungen verlassen - egal ob es sich um die Elektronik in unserem Handy handelt, die Datenspeicher in unseren Laptops oder wichtige Sensoren im Auto. Seit kurzem hat ... mehr

    Bakterien hinterlassen Signatur in Darmkrebszellen

    Manche Bakterien verursachen Schäden im Erbgut infizierter Zellen, die zu Krebs führen könnten. Dass die Mikroben aber tatsächlich die Ursache einer Krebserkrankung sind, ist schwer nachzuweisen, da Krebs oft erst Jahre später ausbricht. Forscher suchen daher nach einer Signatur, die Bakter ... mehr

    Umweltfreundliche Produktion von Mandelsäure

    Manchmal sind potenziell nützliche Enzyme nicht leicht zu erkennen, weil manche ihrer enzymatischen Fähigkeiten außerhalb des natürlichen und damit bekannten Wirkbereiches liegen. Eine solche Entdeckung machte ein Forscherteam des Max-Planck-Instituts für terrestrische Mikrobiologie unter d ... mehr

q&more – die Networking-Plattform für exzellente Qualität in Labor und Prozess

q&more verfolgt den Anspruch, aktuelle Forschung und innovative Lösungen sichtbar zu machen und den Wissensaustausch zu unterstützen. Im Fokus des breiten Themenspektrums stehen höchste Qualitätsansprüche in einem hochinnovativen Branchenumfeld. Als moderne Wissensplattform bietet q&more den Akteuren im Markt einzigartige Networking-Möglichkeiten. International renommierte Autoren repräsentieren den aktuellen Wissenstand. Die Originalbeiträge werden attraktiv in einem anspruchsvollen Umfeld präsentiert und deutsch und englisch publiziert. Die Inhalte zeigen neue Konzepte und unkonventionelle Lösungsansätze auf.

> mehr zu q&more

q&more wird unterstützt von:

 

Ihr Bowser ist nicht aktuell. Microsoft Internet Explorer 6.0 unterstützt einige Funktionen auf Chemie.DE nicht.