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MELDUNG/346: Nachrichten aus Forschung und Lehre vom 20.05.11 (idw)


Informationsdienst Wissenschaft - idw - Pressemitteilungen


→  Forschungsprojekt befasst sich mit Auswirkungen von Stress und Schwerelosigkeit
      auf das Immunsystem bei Langzeitaufenthalten im All
→  Vom Gen zum Protein - Neue Erkenntnisse von MDC/BIMSB-Forschern


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Universitätsmedizin Mannheim - 18.05.2011

Immunabwehr im Weltraum
Medizinische Fakultät Mannheim an ISS-Raumfahrtprojekt beteiligt

Forschungsprojekt befasst sich mit Auswirkungen von Stress und Schwerelosigkeit auf das Immunsystem bei Langzeitaufenthalten im All

Internationale Experten diskutieren am 19. und 20. Mai 2011 in der Universitätsmedizin Mannheim (UMM) zukünftige Projekte auf der Raumstation ISS. In den nächsten Jahren wird ein internationales Forscherteam die gesundheitlichen Auswirkungen von lang andauernden Weltraumaufenthalten auf der ISS (International Space Station) untersuchen. Die Medizinische Fakultät Mannheim der Universität Heidelberg ist mit einem Projekt von Professor Dr. Manfred Thiel mit an Bord. Der Anästhesist und Intensivmediziner erforscht die Auswirkungen von Stressfaktoren auf die Immunabwehr des Menschen. Die Erkenntnisse, die die Mannheimer Wissenschaftler erwarten, sind nicht nur für künftige Weltraumaufenthalte wichtig, sondern können auch für Patienten in der Intensivmedizin von Nutzen sein.

Langzeitweltraumflüge bedeuten für Astronauten eine erhebliche gesundheitliche Belastung. Zu den bekannten Stressfaktoren gehören unter anderem Schwerelosigkeit, erhöhte Radioaktivität, Sauerstoffarmut, veränderte Ernährung und eine große psychische Belastung. Um die gesundheitlichen Folgen dieser Stressfaktoren besser abschätzen zu können, fördert die Europäische Weltraumorganisation (ESA) innovative Forschung auf diesem Gebiet.

Im Rahmen eines strengen Auswahlverfahrens durch die European Science Foundation wurde von der ESA ein internationales Projekt ausgewählt, das die Auswirkungen von Stress auf das Immunsystem von Raumfahrern untersucht. Im Fokus der Untersuchungen des am ausgewählten Projekt beteiligten Forscherteams um Professor Thiel stehen dabei die komplexen Funktionen des Immunsystems, insbesondere die Abwehr von Mikroorganismen. Thiel ist Direktor der Klinik für Anästhesiologie und Operative Intensivmedizin der UMM. Er beschäftigt sich seit Jahren mit einem auch bei Operationen und in der Notfall- sowie Intensivmedizin gut bekannten Stressfaktor und dessen Auswirkungen auf das Immunsystem, dem Sauerstoff (Hypoxie).

Chronischer Sauerstoffmangel hat komplexe Anpassungsreaktionen im Energiestoffwechsel zur Folge, die dazu führen, dass Funktionen vor allem des spezifischen Immunsystems unterdrückt werden. Die Folge ist eine erhöhte Anfälligkeit für Infektionen mit Bakterien und Viren. Auch die Wahrscheinlichkeit, mit der Tumoren auftreten, wird erhöht. Die Auswirkungen von durch Sauerstoffmangel hervorgerufenem Stress auf die Abwehrfunktion des Immunsystems ermitteln die Mannheimer Wissenschaftler, indem sie regelmäßig die Funktionen von Lunge und Herz-Kreislauf-System der ISS-Besatzung sowie deren Blutzellen vor und nach dem Weltraumaufenthalt untersuchen.

Die Erkenntnisse des Forschungsprojekts sind für die Planung längerer Weltraumaufenthalte, wie beispielsweise bei einer Mars-Mission, von großer Bedeutung. Die Wissenschaftler hoffen zudem, dass die unter den Extrembedingungen des Weltraums gewonnenen wissenschaftlichen Ergebnisse über die Auswirkungen von Stress auf das Immunsystem helfen, auch stressbedingte Erkrankungen auf der Erde besser zu verstehen und behandeln zu können. "Auch Patienten, die infolge von Operationen oder der Behandlung auf einer Intensivstation eine verringerte Infektabwehr aufweisen, könnten von den Erkenntnissen profitieren", so Thiel.

Der internationale Verbund, der sich mit Forschungsprojekten rund um die gesundheitlichen Auswirkungen von langen Aufenthalten im All befasst, besteht aus Forscherteams aus Deutschland, den Niederlanden, Italien, der Schweiz, Belgien, Österreich, Russland und den USA. Er wird koordiniert von Privatdozent Dr. Alexander Choukèr, Ludwig-Maximilians-Universität München.

Kontaktdaten zum Absender der Pressemitteilung:
http://idw-online.de/de/institution400

Quelle: Universitätsmedizin Mannheim, Dr. Eva Maria Wellnitz, 18.05.2011


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Max-Delbrück-Centrum für Molekulare Medizin (MDC) Berlin-Buch - 19.05.2011

Vom Gen zum Protein - Neue Erkenntnisse von MDC/BIMSB-Forschern

Wie steuern uns die Gene? Diese fundamentale Frage des Lebens ist trotz jahrzehntelanger Forschung immer noch offen. Gene sind Baupläne für Proteine - den eigentlichen Funktionsträgern des Lebens. Bei Krankheiten wie Krebs ist nicht nur das Erbgut verändert, sondern es ist auch die Produktion von Proteinen gestört. Doch wie wird kontrolliert, wie viel von welchem Protein gemacht wird? Das haben Forscher vom Max-Delbrück-Centrum für Molekulare Medizin (MDC) Berlin-Buch der Helmholtz-Gemeinschaft jetzt erstmals gemessen. Nach ihren neuesten Erkenntnissen findet die Kontrolle der Proteinproduktion hauptsächlich im Zellplasma statt und nicht im Hochsicherheitstrakt des Zellkerns.

Basis für den Erfolg war die enge Zusammenarbeit eines Teams um die Biologen Björn Schwanhäusser, Matthias Selbach, die Systembiologin Jana Wolf und den Biologen Wei Chen vom Berlin Institute for Medical Systems Biology (BIMSB) des MDC (Nature doi:10.1038/nature10098)*. Das BIMSB wurde 2008 vom MDC mit Unterstützung des Bundesforschungsministeriums und des Senats von Berlin gegründet. Im Mittelpunkt der medizinischen Systembiologie stehen nicht mehr einzelne, isoliert betrachtete Gene und ihre Proteine, sondern ihre Regulation und ihre Wechselwirkungen miteinander, und deren Relevanz für Krankheitsvorgänge. Seit seiner Gründung ist das BIMSB nicht nur in der Berliner Forschungslandschaft renommiert, sondern hat sich auch international einen sehr guten Ruf verschafft. Mit den Berliner Universitäten, vor allem der Humboldt-Universität zu Berlin und der Charité-Universitätsmedizin Berlin, arbeitet das Institut eng in zahlreichen Forschungsverbünden gerade auch im Rahmen der Exzellenzinitiative zusammen. Darüber hinaus kooperiert es eng mit der New York University.

Proteine sind die Bau- und Betriebstoffe des Lebens. "Sie steuern quasi alle biologischen Prozesse vom Herzschlag über den Sauerstofftransport bis hin zum Denken", erläutert Selbach. Der Bauplan für die Proteine ist in den Genen im Zellkern gespeichert. Die im Zellkern gebildete messenger RNA (mRNA; engl. messenger für Bote) (Transkription) bringt eine Kopie des Bauplans zu den Proteinfabriken der Zelle im Zellplasma, den Ribosomen. Dort wird die Information der mRNAs für die Proteinproduktion übersetzt (Translation). Fraglich war allerdings, welcher der beiden Prozesse, d.h. Transkription oder Translation federführend bei der Kontrolle der zellulären Proteinmengen ist.

Ausgangspunkt der MDC-Forscher war es, den Umsatz von zellulären mRNAs und Proteinen sowie die mRNA- und Proteinmengen zu messen. Zum Einsatz kamen dabei Hochdurchsatztechnologien wie die quantitative Massenspektrometrie und neueste Sequenzierungstechniken, die am MDC/BIMSB in unmittelbarer räumlicher Nähe zu finden sind.

Mit Hilfe mathematischer Modellrechnungen konnten aus den gewonnenen Daten Rückschlüsse auf die Kontrolle der Proteinmengen gewonnen werden. Insgesamt identifizierten die Forscher in den Bindegewebszellen über 5.000 Proteine. Welche Gene tatsächlich in Proteine übersetzt werden, hängt dabei nicht nur von der Umschreibung der DNA-Vorlage in mRNAs im Zellkern ab, sondern insbesondere von der Übersetzung der Vorlage in den Proteinfabriken im Zellplasma. "Die Ribosomen bestimmen letztlich, wie viel Protein eine Zelle herstellt. "Aus manchen mRNAs entsteht nur ein Protein pro Stunde, aus anderen dagegen 200", erklärt Selbach.

Zellen arbeiten energieeffizient

Die Forscher stellten weiter fest, dass Zellen sehr effizient mit ihren Ressourcen umgehen. Die mRNAs und Proteine, von denen eine Zelle am meisten herstellt, und die sie für ihren normalen Betrieb benötigt, sind sehr stabil. Auf diese Weise spart die Zelle wertvolle Energie, denn die Proteinproduktion verbraucht viele Ressourcen. Dagegen sind Proteine, die für die schnelle Signalverarbeitung wichtig sind, meist instabil. Die Zelle kann deshalb schnell auf Veränderungen reagieren. Das erklärt vielleicht auch, warum die entscheidende Kontrolle erst im Zellplasma abläuft und nicht schon bei den Genen im Zellkern: Die Kontrolle des letzten Schrittes der Produktionskette erlaubt es den Zellen, besonders dynamisch auf Umwelteinflüsse zu reagieren.

Die Forscher hoffen, dass ihre Ergebnisse auch für Krankheiten relevant sind. "Bisher ist das reine Grundlagenforschung", betont Selbach. "Aber man weiß auch, dass die Produktion von Proteinen zum Beispiel bei Krebs gestört ist." Wo der Prozess außer Kontrolle gerät, ist kaum bekannt. Bisher haben Forscher hauptsächlich im Zellkern nach Antworten gesucht. Die neuen Ergebnisse zeigen aber, dass die Proteinfabriken im Zellplasma sehr große Bedeutung haben. Vielleicht liegt also dort der Schlüssel zum Verständnis von Krankheiten.


Weitere Informationen finden Sie unter
http://www.mdc-berlin.de/de/research/research_teams/intrazellul_re_signalwege_und_massenspektrometrie/index.html
http://www.mdc-berlin.de/en/bimsb/index.html
http://www.mdc-berlin.de/de/news/archive/2008/20080729-feinsteuerung_der_proteinproduktion_durch_/index.html

* Global quantification of mammalian gene expression control
Björn Schwanhäusser 1, Dorothea Busse 1, Na Li 1, Gunnar Dittmar 1, Johannes Schuchhardt 2, Jana Wolf 1, Wei Chen 1 & Matthias Selbach 1

1 Max Delbrück Center for Molecular Medicine, Robert-Rössle-Str. 10, D-13092 Berlin, Germany.
2 MicroDiscovery GmbH, Marienburger Str. 1, D-10405 Berlin, Germany.

Barbara Bachtler
Pressestelle
Max-Delbrück-Centrum für Molekulare Medizin (MDC) Berlin-Buch
in der Helmholtz-Gemeinschaft
Robert-Rössle-Straße 10
13125 Berlin
e-mail: presse@mdc-berlin.de
http://www.mdc-berlin.de/

Kontaktdaten zum Absender der Pressemitteilung:
http://idw-online.de/de/institution672

Quelle: Max-Delbrück-Centrum für Molekulare Medizin (MDC) Berlin-Buch, Barbara Bachtler, 19.05.2011


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Quelle:
Informationsdienst Wissenschaft - idw - Pressemitteilung
WWW: http://idw-online.de
E-Mail: service@idw-online.de


veröffentlicht im Schattenblick zum 21. Mai 2011