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Heidelberger Forscher untersuchen intrazellulären Transport

Nach einer erfolgreichen internationalen Begutachtung setzt der Sonderforschungsbereich 638 „Dynamik makromolekularer Komplexe im biosynthetischen Transport" der Universität Heidelberg seine Arbeit mit Beginn dieses Jahres für weitere vier Jahre fort. Für diese dritte und letzte Förderperiode hat die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) Mittel in Höhe von rund 12,4 Millionen Euro bewilligt. Der Heidelberger Verbund umfasst 17 Projekte, in denen Wissenschaftler verschiedener Disziplinen der Frage nachgehen, auf welche Weise und mit welchen Folgen große Molekülverbände innerhalb von Zellen transportiert und am richtigen Platz lokalisiert werden.

Modell einer Kernpore © SFB 638 Universität Heidelberg

Die Prozesse des intrazellulären Transports haben weitreichende Bedeutung für Vorgänge, die etwa die „innere Uhr" von Organismen steuern. Sie sind ebenso wichtig für die Fähigkeit, Proteine in ihrer richtig gefalteten Form zum richtigen Zeitpunkt herzustellen und entweder innerhalb einer Zelle oder innerhalb eines Organismus zur Verfügung zu stellen. Solche Mechanismen werden zum Beispiel von Viren für ihre Bildung und ihren Transport aus infizierten Zellen heraus ausgenutzt. „Darüber hinaus gibt es viele weitere Beispiele, wie diese Grundlagenforschung medizinische Fragestellungen berührt, etwa die verbreiteten neurodegenerativen Erkrankungen wie Alzheimer, bei der die korrekte Faltung von Proteinen eine zentrale Rolle spielt, oder auch bei Blutfettkrankheiten, bei denen der Transport von Zelloberflächenproteinen gestört sein kann", erläutert der Sprecher des SFB, Prof. Dr. Felix Wieland vom Biochemie-Zentrum der Universität Heidelberg (BZH).

Wie der Wissenschaftler hervorhebt, nimmt Heidelberg in den molekularen Lebenswissenschaften international einen Spitzenplatz ein. „Die Breite der hier bearbeiteten Fragestellungen erlaubt einen interdisziplinären Ansatz innerhalb des Sonderforschungsbereichs, der sowohl im inhaltlichen als auch im methodischen Bereich außergewöhnlich ist", sagt Prof. Wieland. Die bisherigen Arbeiten des im Jahr 2004 eingerichteten SFB 638 haben bereits zu „aufregenden Ergebnissen" geführt. So konnte unter anderem der Mechanismus der Bildung und des Zellaustritts von Aids-Viren sowie die zellinterne Stelle der Produktion von sogenannten Flaviviruspartikeln beschrieben werden. Außerdem ist es den Forschern gelungen, einen allgemeinen Mechanismus des Abschnürens von Membranen zu entschlüsseln. Im Reagenzglas haben sie außerdem Teilstrukturen der Kernpore zusammengesetzt - ein großer Schritt, so Prof. Wieland, auf dem Weg zum Verständnis einer der kompliziertesten zellinternen Strukturen. „Ein faszinierender Aspekt des Forschungsverbundes besteht darin, dass Ergebnisse unserer Grundlagenforschung in vielen Fällen bereits tief in medizinisch wichtige Fragestellungen hineinreichen", betont Prof. Wieland.

Neben Prof. Wieland und seinen Mitarbeitern beteiligen sich am Sonderforschungsbereich „Dynamik makromolekularer Komplexe im biosynthetischen Transport" in der neuen Förderperiode vom BZH die Arbeitsgruppen von Prof. Dr. Irmgard Sinning, Prof. Dr. Walter Nickel, Prof. Dr. Michael Brunner, Prof. Dr. Ed Hurt und Dr. Tamás Fischer, vom Zentrum für Molekulare Biologie (ZMBH) die Arbeitsgruppen von Prof. Dr. Bernd Bukau, Dr. Matthias Mayer, Prof. Dr. Elmar Schiebel und Prof. Dr. Frauke Melchior beteiligt. Die Gruppe von Prof. Dr. Sabine Strahl vom Centre for Organismal Studies (COS) der Universität Heidelberg ist mit einem Forschungsprojekt beteiligt, und aus der Virologie der Medizinischen Fakultät Heidelberg sind die Arbeitsgruppen von Prof. Dr. Ralf Bartenschlager, Prof. Dr. Hans-Georg Kräusslich und Dr. Oliver Fackler beteiligt. Das Team von Dr. John Briggs vom European Molecular Biology Laboratory (EMBL) ist ebenfalls mit einem Projekt am SFB 638 beteiligt.

Glossar

  • Für den Begriff Organismus gibt es zwei Definitionen: a) Jede biologische Einheit, die fähig ist, sich zu vermehren und selbstständig, d. h. ohne fremde Hilfe, zu existieren (Mikroorganismen, Pilze, Pflanzen, Tiere einschließlich Mensch). b) Legaldefinition aus dem Gentechnikgesetz: „Jede biologische Einheit, die fähig ist, sich zu vermehren oder genetisches Material zu übertragen.“ Diese Definition erfasst auch Viren und Viroide. Folglich fallen gentechnische Arbeiten mit diesen Partikeln unter die Bestimmungen des Gentechnikgesetzes.
  • Proteine (oder auch Eiweiße) sind hochmolekulare Verbindung aus Aminosäuren. Sie übernehmen vielfältige Funktionen in der Zelle und stellen mehr als 50 % der organischen Masse.
  • Eine Sonde im molecularbiologischen Sinn ist ein Stück markierte RNA oder DNA, die mit einer gesuchten Sequenz binden (hybridisieren) kann.
  • Ein Virus ist ein infektiöses Partikel (keine Zelle!), das aus einer Proteinhülle und aus einem Genom (DNA oder RNA) besteht. Um sich vermehren zu können, ist es vollständig auf die Stoffwechsel der lebenden Zellen des Wirtsorganismus angewiesen (z.B. Bakterien bei Phagen, Leberzellen beim Hepatitis-A-Virus).
  • Biochemie ist die Lehre von den chemischen Vorgängen in Lebewesen und liegt damit im Grenzbereich zwischen Chemie, Biologie und Physiologie.
  • Unter Degeneration verstehet man in einem medizinisch-biologischen Sinn die Rückbildung und den Verfall von Zellen, Geweben oder Organen.
  • Molekular bedeutet: auf Ebene der Moleküle.
  • Die Alzheimer-Krankheit (auch Morbus Alzheimer genannt) ist eine langsam fortschreitende Demenz-Erkrankung, die sich in einer immer stärkeren Abnahme der Hirnfunktionen äußert. Sie tritt vor allem im Alter auf. Die Hauptursache von Alzheimer sind intrazelluläre Ablagerungen eines Fragments des Amyloid-Vorläufer-Proteins (APP), wodurch es zu einem zunehmenden Verlust von Nervenzellen und damit der Gehirnmasse kommt. Die Betroffenen zeigen anfangs nur eine geringfügigen Vergesslichkeit. In späteren Stadien sind vor allem die Sprache, das Denkvermögen und das Gedächtnis beeinträchtigt. Im Endstadium der Krankheit kommt es schließlich zu einem vollständigen Verlust des Verstandes sowie der Persönlichkeit der betroffenen Personen.
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