. .

Die faszinierende Protein-Fabrik des Ribosoms, die Suche nach Antibiotika und der Ursprung des Lebens

Abschluss-Tagung des österreichischen Genomforschungsprogramms zu Proteomik, RNomik und Bioinformatik

Innsbruck (29.3.2012) Ein trauriger Anlass führte gestern und heute die Forscher des österreichischen Genomforschungsprogramms zusammen: das Programm läuft in Kürze aus und somit enden auch die Projekte in den Bereichen Protein-Forschung, RNA-Forschung und Bioinformatik. Doch die Wissenschaftler machten das Beste daraus und trafen sich ein letztes Mal auf einer gemeinsamen Tagung, um aktuelle Ergebnisse zu diskutieren und um Bilanz zu ziehen. Gekrönt wurde das Meeting vom Besuch hochrangiger Gäste, darunter die Israelin Ada Yonath. Ihr wurde im Jahr 2009 der Chemienobelpreis für die Aufklärung der Kristallstruktur des Ribosoms verliehen.

Das Ribosom ist die Protein-Fabrik der Zelle. Hier wird der genetische Code des Erbguts entziffert und in den Bau von Eiweiß-Molekülen umgesetzt. Lange Zeit galt es als unmöglich herauszufinden, wie das Ribosom aus einzelnen Atomen zusammengesetzt ist. Ohne die exakte Struktur aber ließ sich die Funktionsweise dieser komplizierten Maschine nicht erforschen. Das Ribosom schien zu groß, als dass man daraus Kristalle hätte züchten können, und diese wiederum waren für die Röntgenstrukturanalyse nötig. Ada Yonath schaffte es trotz aller Skepsis nach zwanzig Jahren beharrlicher Forschung und bekam dafür gemeinsam mit zwei anderen Wissenschaftlern den Nobelpreis. Seit der Jahrtausendwende ist nun die Struktur des Ribosoms bekannt und ermöglicht seitdem ganz neue Möglichkeiten der Forschung, insbesondere bei der Entwicklung von Antibiotika.

Diesem Forschungsgebiet widmet sich auch Ada Yonath derzeit intensiv. Die meisten Antibiotika greifen am Ribosom an und blockieren an der einen oder anderen Stelle die Proteinproduktion. Doch Bakterien finden Mittel und Wege die Struktur ihrer Ribosomen leicht zu verändern und somit der Blockade zu entgehen: sie werden resistent. Ada Yonaths Forschung zielt darauf ab, synergistische Antibiotika zu entwickeln. Dabei will sie die Strategien zweier Antibiotika in einem Kombi-Medikament vereinen. Die doppelte Blockade an zwei räumlich entfernten Stellen macht ein Ausweichen des Bakteriums schwieriger und könnte in Zukunft gegen die Resistenzen helfen. Yonath konzentriert sich dabei auf den Tuberkulose-Erreger.

Ein weiteres Steckenpferd der 72jährigen ist die Erforschung des Ursprungs des Lebens. Sie ist davon überzeugt, mit dem Ribosom den Schlüssel dazu in der Hand zu halten. Ihre jüngsten Forschungsergebnisse deuten darauf hin, dass das aktive katalytische Zentrum des Ribosoms eine Art Proto-Ribosom darstellt, eine Ur-Maschine, die schon existierte, bevor das eigentliche Leben im heutigen Sinn geboren wurde. Sie versucht derzeit, dieses Proto-Ribosom zu synthetisieren, um die RNA-Welt der Vorzeit im Labor zumindest ansatzweise wieder auferstehen zu lassen und zu erforschen.

Ada Yonath ist nicht zufällig als Gastrednerin des GEN-AU Meetings geladen worden. Das Ribosom und seine Erforschung hat auf vielfältigste Weise die Genomforschung beeinflusst. Besonders deutlich zeigt sich das in den Arbeiten der RNA-Forscher Norbert Polacek und Ronald Micura. Sie haben im Rahmen des GEN-AU Projekts zu nichtkodierenden RNAs herausgefunden, welche Atome des Ribosoms dafür verantwortlich sind, dass Peptide zu Ketten verknüpft werden können (1) und sind somit einem der grundlegendsten Mechanismen des Lebens auf die Spur gekommen. Ohne die Kristallstruktur des Ribosoms wäre dies völlig undenkbar gewesen. Polacek und sein Team haben zudem aufgeklärt, wie der Transport-Mechanismus der Transfer-RNAs innerhalb des Ribosoms funktioniert, haben somit das „Förderband“ für die Peptid-Transporter verstanden (2) – auch dies nur möglich dank der Ribosom-Kristallstruktur. Micura arbeitet an der Leopold Franzens Universität Innsbruck. Polacek forschte bis vor kurzem an der Medizinischen Universität Innsbruck und nun an der Universität Bern. Er leitet das ncRNA-Projekt gemeinsam mit Alexander Hüttenhofer von der Medizinischen Universität Innsbruck.

Erfolgsgeschichte Bioinformatik: Bessere Darmkrebsprognose

Auf der Innsbrucker Tagung wurden viele weitere Erfolgsgeschichten erzählt, beispielsweise des GEN-AU BIN-Projekts, das von Zlatko Trajanoski, Medizinische Universität Innsbruck, geleitet wird.  Gemeinsam mit internationalen Kooperationspartnern ist es gelungen, neue Prognose-Parameter für Darmkrebs zu entwickeln (3). Sie basieren auf den Immunzellen, die in den Tumor einwandern und sind deutlich treffsicherer als die bisherigen histologischen Prognose-Parameter. Diese neuen Verfahren sind so vielversprechend, dass sich kürzlich eine internationale Task Force zusammengefunden hat, um die Zulassungsbehörden zu überzeugen und die klinische Einführung zu beschleunigen.

Die Tagung brachte viele neue erstaunliche Einsichten. Eine vieldiskutierte Entwicklung in der Bioinformatik ist, dass durch die immer schnellere und günstigere Genomsequenzierung Datenmengen produziert werden, die mittlerweile kaum noch zu bewältigen sind. Dabei wird zunehmend der Datentransfer zum Speicherort zur Engstelle. Burkhard Rost, geladener Sprecher von der Technischen Universität München, wies darauf hin, dass diese ungeheuren Datenmengen nicht per Internet versandt werden können, weil dies viel zu lange dauert. Sie müssen daher  – ganz altertümlich – auf dem Postweg verschickt werden!

Das reine  Sammeln von Daten ist auch in der Proteomik wenig sinnvoll, hob Friedrich Lottspeich vom Max Planck Institut in Martinsried hervor. Die Aufklärung biologischer Funktionen sei vielmehr die zentrale Herausforderung in der Proteomik. Sie wird durch viele Hindernisse erschwert, insbesondere die riesigen Mengenunterschiede einzelner Proteine. Doch Lottspeich sieht insbesondere durch neue Technologien wie insbesondere die Targeted Proteomics „Licht am Ende des Tunnels“. Lottspeich wurde vom GEN-AU Projekt Austrian Proteomik Plattform (APP) eingeladen, das von Lukas Huber, Medizinische Universität Innsbruck geleitet wird, und eine Bilanz von mehr als 200 Publikationen aufweisen kann.

Der Rektor der Medizinischen Universität Innsbruck, Herbert Lochs, hob abschließend hervor: „Genomics und Proteomics zählen heute zu den zukunftsträchtigsten Gebieten der medizinischen Forschung. Die Medizinische Universität Innsbruck hat daher in den letzten Jahren ihre Forschungsschwerpunkte  Genetik, Epigenetik und Genomik bzw. RNomics ausgebaut und ist mit drei erfolgreichen Projekten im GEN-AU-Netzwerk beteiligt. Dadurch leistet die Medizinische Universität Innsbruck einen wesentlichen Beitrag zur internationalen Profilierung der österreichischen Genom-Forschung.“

1)       Chemistry & Biology 15, 485-492 (2008)

2)       Nat Chem Biol.6(5):344-5 (2010)

3)      N Engl J Med; 353:2654-2666 (2005)

4)      Science;313(5795):1960-4. (2006)

Rückfragen

CEMIT – Center of Excellence in Medicine and IT GmbH, Carola Hanisch, 6020 Innsbruck, Karl-Kapfererstr.5, Tel. +43.512.576523-221, Fax. +43.512.576523-301, Email: carola.hanisch@cemit.at, www.cemit.at

Hintergrund CEMIT:

CEMIT ist ein Unternehmen für Forschungsmanagement und Technologietransfer im Bereich der Lebenswissenschaften. CEMIT unterstützt Partner aus öffentlichen Einrichtungen und Industrie durch ein breites Spektrum an Dienstleistungen und ermöglicht die Umsetzung von Forschungsergebnissen in die praktische Anwendung. Wissenschaftler werden von lästigen administrativen und organisatorischen Aufgaben befreit und gewinnen dadurch Freiraum für Forschung. CEMIT übernimmt das Management von nationalen und internationalen Forschungsprojekten von der Idee bis zum Produkt. Beispiele dafür sind das Zentrum für personalisierte Krebsforschung Oncotyrol in Innsbruck, nationale Genom-Forschungsprojekte (GEN-AU), das EU-Forschungsprojekt TOLERAGE oder das Anfang 2012 gestartete EU-Forschungsprojekt OPTATIO.

www.cemit.at

News Archiv

MikroRNAs als neue Hoffnung gegen Fettsucht und Diabetes

Grazer Forscherteam entdeckt MikroRNAs  als neue Schalter der Fettzellentwicklung im Menschen/Tagung des österreichischen Genomprogramms GEN-AU in Innsbruck

Innsbruck (29.3.2012) Hunger bedrohte die Menschheit seit jeher. Kein Wunder also, dass der menschliche Körper jeden Überschuss an Nahrung im Fettgewebe zu speichern versucht. In den Industrienationen wird dieses lebensrettende Verlangen zum Problem und die Fettsucht, Adipositas, zur Gefahr. Warum aber macht zu viel Fett den Körper krank? Wie löst Fett Diabetes aus? Und könnten die überschüssigen Fettreserven in Wärme umgewandelt also gleichsam verbrannt werden?

Marcel Scheideler von der Technischen Universität Graz hat sich in einem Teilprojekt des österreichischen Genomforschungsprogramms GEN-AU intensiv mit diesen Fragen beschäftigt und entdeckt, dass MikroRNAs ein Teil der Antwort sind. Schon länger ist bekannt, dass diese von menschlichen Zellen produzierten Moleküle eine wichtige Rolle bei der Genregulation spielen und damit zur Krebsentstehung beitragen – ein Forschungsgebiet, in dem Scheideler als Teil eines interdisziplinären Forscherteams bereits wesentliche Erkenntnisse gewinnen konnte (1). Dass MikroRNAs auch für Fettsucht und Diabetes mitverantwortlich sein könnten, ist allerdings eine neue Erkenntnis, zu der Scheideler und sein Team in jüngster Zeit intensiv beigetragen haben (2-4). Das Thema RNA und Adipositas spielte daher eine wichtige Rolle auf der heutigen Tagung „9 Jahre GEN-AU Programm“  in Innsbruck. Die an der Tagung teilnehmenden GEN-AU Forschungsprojekte werden von der Innsbrucker Firma CEMIT gemanagt.

Zuviel Fett macht nicht nur dick, sondern auch zuckerkrank

„Im Blut frei zirkulierende Fettsäuren aus der Nahrung sind für den Menschen toxisch. Daher ist weißes Fettgewebe darauf spezialisiert, Fette aus der Blutbahn einzufangen und einzulagern“, erklärte Scheideler. „Wird jedoch die Kapazität des Fettgewebes erreicht oder sogar überschritten, treten chronische Entzündungsreaktionen am Fettgewebe auf und die freien Fettsäuren müssen von anderen Organen aufgenommen werden. Diese werden dadurch geschädigt, was zu Folgeerkrankungen wie Typ-2- Diabetes führt. Eine Möglichkeit im Kampf gegen Diabetes ist daher, die Aufnahmekapazität des Fettgewebes aufrechtzuerhalten.

Die Entdeckung einer „guten“ und einer „bösen“ MikroRNA

MikroRNAs können die Bildung von Proteinen hemmen, indem sie die Bauanleitungen für diese Proteine, die BotenRNAs, abfangen. Die MikroRNAs heften sich an bestimmte Stellen der BotenRNAs und verhindern damit, dass diese in Protein übersetzt werden. Der Befehl zum Bau des Proteins wird also nicht befolgt, die Menge des Proteins in der Zelle sinkt.

Michael Karbiener aus dem Team von Scheideler hat die erste MikroRNA entdeckt, welche die Fettzellbildung im Menschen bremst (2). MikroRNA-27b fängt die Bauanleitung des Proteins PPARgamma ab. PPARgamma ist bereits seit längerem dafür bekannt, die Aufnahmefähigkeit des Fettgewebes zu steigern. Daher sind auch schon Medikamente auf dem Markt, die dieses Protein aktivieren, um Diabetes zu bekämpfen. Diese helfen aber einerseits nicht allen Patienten und sind andererseits mit Nebenwirkungen behaftet. Die Forschung der Grazer Wissenschaftler könnte nun eine Erklärung dafür liefern: möglicherweise ist MikroRNA-27b und seine Hemmung von PPARgamma für das Versagen dieser Medikamente verantwortlich. Folglich könnte eine  Hemmung der MikroRNA-27b dazu führen, daß das Medikament seine Wirkung in geringerer Dosis und ohne Nebenwirkungen entfalten kann. Denn es ist bereits beobachtet worden, dass MikroRNA-27b vermehrt im Fettgewebe diabetischer Ratten gebildet wird – ein weiterer Hinweis für die Verbindung dieser MikroRNA mit Diabetes. Vor allem aber scheint die von den Grazern entdeckte Wirkung der MikroRNA-27b auf PPARgamma ein weiterer Puzzlestein zu sein, die Diabetes-Entstehung selbst zu erklären und neue Angriffspunkte zur Diabetes-Bekämpfung zu finden.

Ende 2011 entdeckte das Scheideler-Team eine weitere MikroRNA mit gegenteiligem Effekt. MikroRNA-30c fördert die Fettzellbildung, indem sie gleichzeitig zwei verschiedene Proteine bremst (3). Eines dieser Proteine ist bekannt für seinen Einfluss auf die Entstehung von Diabetes. Eine pharmakologische Steuerung beider von den Grazer Forschern entdeckten MikroRNAs könnte demnach sowohl für Adipositas als auch Diabetes therapeutisch hilfreich sein.

Fettverbrennung im braunen Fett – neue Hoffnung im Kampf gegen Adipositas

Erst vor wenigen Jahren wurde entdeckt, dass nicht nur Neugeborene, sondern auch Erwachsene über braunes Fettgewebe verfügen, welches der Körper zur Wärmeproduktion verwendet. Gelänge es, Teile des „normalen“ weißen Fettgewebes in braunes umzuwandeln und zu aktivieren, könnten überschüssige Fettablagerungen quasi verbrannt werden – ein völlig neuer therapeutischer Ansatz im Kampf gegen Fettleibigkeit und Diabetes. In Zusammenarbeit mit Forschern aus Nizza in Frankreich haben Scheideler und sein Team nun kürzlich erstmals ein menschliches Zellmodell entwickelt, an dem sich die Umwandlung von energiespeichernden weißen in energieverbrennende braune Fettzellen studieren lässt (4). Die Forschung der Grazer Wissenschaftler im GEN-AU-Programm war so erfolgreich, dass sie ins soeben gestartete europäische EU-Großprojekt DIABAT aufgenommen wurden, in welchem sie die Umwandlung von weißem in braunes Fettgewebe für die Bekämpfung von Diabetes tiefergehend erforschen möchten.

Im Rahmen des GEN-AU Teilprojekts zu nichtkodierenden RNAs, in dem die Arbeiten Scheidelers stattfanden, wurden RNAs untersucht, die aus einem Teil unseres Erbguts stammen, der lange als „genetischer Abfall“ galt, da die von dort stammenden RNAs keine BotenRNAs sind, also keine Bauanleitungen für Proteine darstellen. Dass gerade diese Regionen des Erbguts speziell für höhere Lebewesen von äußerster Wichtigkeit sind, wird mittlerweile von der gesamten wissenschaftlichen Gemeinde als eine der wesentlichen biologischen Erkenntnisse des letzten Jahrzehnts angesehen. Umso deutlicher wird somit, dass die Arbeit des GEN-AU Teilprojekts zu nichtkodierenden RNAs am Puls der Zeit stattfindet. „Die Arbeit der Scheideler-Gruppe ist eine Erfolgsgeschichte des GEN-AU Projekts zu nichtkodierenden RNAs“, sagen die beiden wissenschaftlichen Koordinatoren des Projekts Alexander Hüttenhofer von der Medizinischen Universität Innsbruck und Norbert Polacek, der mittlerweile an der Universität Bern forscht. Wie erfolgreich die Arbeit war, hat sich nicht nur in wissenschaftlichen Publikationen niedergeschlagen, sondern auch in einer Patentanmeldung. Außerdem hat Scheidelers Mitarbeiter Karbiener Ende 2011 für seine hervorragende Doktorarbeit zwei Preise gewonnen, je einen von der TU Graz und von der Ing. Friedrich Schmiedl Stiftung.

(1) Merkel et al (2010). „Identification of differential and functionally active miRNAs in both ALK+ and ALK- anaplastic large cell lymphoma”. Proceedings of the National Academy of Science USA 107(37):16228-33 (honored by Sanofi-Aventis Foundation Award 2010).

(2) Karbiener et al. (2009) ”microRNA miR-27b impairs human adipocyte differentiation and targets PPARgamma“, Biochemical and Biophysical Research Communications 390:247-251.

(3) Karbiener et al. (2011) “MicroRNA-30c promotes human adipocyte differentiation and co-represses PAI-1 and ALK2”. RNA Biology 8(5):850-860.

(4) Pisani et al. (2011) “Differentiation of human adipose-derived stem cells into ’brite’ (brown-in-white) adipocytes”. Cellular Endocrinology, Frontiers in Cellular Endocrinology 2(87):1-9.

Bild1: Marcel Scheideler (l.) und Michael Karbiener (r.) erforschen die Bildung von Fettzellen. Fotonachweis: Harald Stauber, Oncotyrol, Bild2: Fettzellen mit rot eingefärbten Fetttröpfchen. Fotonachweis: Scheideler.

Rückfragen

CEMIT – Center of Excellence in Medicine and IT GmbH, Carola Hanisch, 6020 Innsbruck, Karl-Kapfererstr.5, Tel. +43.512.576523-221, Fax. +43.512.576523-301, Email: carola.hanisch@cemit.at, www.cemit.at

Hintergrund CEMIT:

Cemit ist ein Unternehmen für Forschungsmanagement und Technologietransfer im Bereich der Lebenswissenschaften. CEMIT unterstützt Partner aus öffentlichen Einrichtungen und Industrie durch ein breites Spektrum an Dienstleistungen und ermöglicht die Umsetzung von Forschungsergebnissen in die praktische Anwendung. Wissenschaftler werden von lästigen administrativen und organisatorischen Aufgaben befreit und gewinnen dadurch Freiraum für Forschung. CEMIT übernimmt das Management von nationalen und internationalen Forschungsprojekten von der Idee bis zum Produkt. Beispiele dafür sind das Zentrum für personalisierte Krebsforschung Oncotyrol in Innsbruck, nationale Genom-Forschungsprojekte (GEN-AU), das EU-Forschungsprojekt TOLERAGE oder das Anfang 2012 gestartete EU-Forschungsprojekt OPTATIO. www.cemit.at

News Archiv

Blutgefäße gesund halten – in Herz, Hirn und Beinen

Wissenschaft und Wirtschaft in Tirol bewerben sich um gemeinsames Altersforschungsprojekt

Auftaktveranstaltung für das geplante K-Projekt VASCage. Von links: Prof. Stefan Kiechl, Landesrätin Zoller-Frischauf, Landesrat Bernhard Tilg, Prof. Johann Willeit. Foto: CEMIT   Innsbruck (3.2.2012) Die meisten Menschen sehen dem Altwerden mit Sorge entgegen. Dabei kann der letzte Lebensabschnitt sehr erfüllend sein, geprägt von Zufriedenheit, Gelassenheit, selbstbestimmter sozialer und körperlicher Aktivität und vielleicht sogar der sprichwörtlichen Weisheit. Damit diese Vision wahr wird und immer mehr Menschen körperlich und seelisch gesund altern, müssen heute schon die gesellschaftlichen Voraussetzungen geschaffen werden. Tirol macht daher die Altersforschung zu einem thematischen Schwerpunkt in Wissenschaft, Wirtschaft, Gesundheits- und Versorgungssystemen. Derzeit formieren sich Firmen und Forscher, um ein  gemeinsames Projekt zum Altern des Gefäßsystems auf den Weg zu bringen. Unter dem Namen VASCage  – Research Center on Vascular Aging wird sich ein Tiroler Konsortium Ende März um ein K-Projekt bewerben. Heute trafen sich alle Beteiligten im Beisein von Vertretern der Landesregierung im Landhaus, um gemeinsam den Endspurt im Rennen um die Genehmigung anzutreten.

K-Projekte werden von der Forschungsförderungsgesellschaft (FFG) des Bundes vergeben. Die Finanzierung kommt zu etwa der Hälfte von der Industrie, zu rund 45% von Bund und Land, und die restlichen 5% steuern die Wissenschaftspartner bei. Pro Jahr stehen insgesamt bis zu 1,5 Millionen Euro zur Verfügung. Wird das Projekt bewilligt, kann es voraussichtlich Anfang 2013 starten und maximal vier Jahre laufen. VASCage wird wissenschaftlich von Prof. Johann Willeit und Prof. Stefan Kiechl geleitet werden, die beide an der Universitätsklinik für Neurologie der Medizinischen Universität Innsbruck forschen. Weitere Wissenschaftspartner aus Nord- und Südtirol werden sich beteiligen sowie eine größere Anzahl Firmenpartner aus Tirol und auswärts. Das Projekt wird von der Tiroler Forschungsmanagement-Firma CEMIT entwickelt und vorangetrieben.

Ein Großteil der altersbedingten Krankheiten hängt mit Durchblutungsstörungen der Gefäße zusammen. Die Arteriosklerose, auch bekannt als „Gefäßverkalkung“, kann Herzinfarkt und Schlaganfall auslösen und zum Verschluss der Blutgefäße in den Beinen führen. Die von der peripheren arteriellen Verschlusskrankheit Betroffenen können wegen der Schmerzen nur noch kurze Strecken gehen, und es kann sogar eine Amputation nötig werden. Die Gefäße zu schonen und zu schützen ist daher eine der wichtigsten Voraussetzungen, um gesund alt zu werden.

 

Die Forschungsprojekte von VASCage gliedern sich in drei Teilbereiche:

  • Der erste Bereich wird sich mit den Mechanismen der Entstehung von Gefäßkrankheiten befassen. Hier werden grundlegende biochemische und molekulare Vorgänge in und zwischen den Zellen der Gefäßwand aufgeklärt, um daraus neuartige Behandlungsansätze für die Wiederdurchblutung von Organen und die Neubildung von Gefäßen zu entwickeln.
  • Im zweiten Bereich stehen die klinische Forschung, sowie die praktische Versorgung und Rehabilitation der Patienten im Vordergrund. Ein Projekt wird sich beispielsweise dem Krankheitsmanagement nach Schlaganfall widmen. Ein elektronischer Schlaganfall-Ausweis soll dazu beitragen, dass keine Informationen zwischen Klinik, Hausärzten, Pflegekräften und Angehörigen verloren gehen. Mit seiner Hilfe wird dafür gesorgt, dass Komplikationen frühzeitig erkannt werden, die Nachbehandlung gemäß aktueller medizinischer Leitlinien stattfindet und an die individuellen Bedürfnisse der Patienten angepasst wird. Neue Geräte für spezielle Formen der Rehabilitation und Pflege während des stationären Klinikaufenthalts und für zu Hause werden entwickelt.  Ein weiteres Projekt erforscht neue diagnostische und therapeutische Wege bei Herzpatienten wie auch bei Patienten mit Erkrankungen der Hauptschlagader und der Beingefäße.
  • Der dritte Bereich von VASCage widmet sich der Vorbeugung, der Aufklärung über die Risikofaktoren und der Früherkennung. In diesem Bereich soll unter anderem die sehr erfolgreiche Bruneck-Studie auf alle über 70jährigen Brunecker ausgeweitet werden. Bei der Studie werden Gesundheitsdaten der Brunecker Bürger über lange Zeiträume erfasst und ausgewertet, um Informationen über Erkrankungen, Behinderung und Lebensqualität des älteren Menschen zu erhalten. Dieses wichtige Projekt wird in Zusammenarbeit mit dem Krankenhaus Bruneck und dem Südtiroler Sanitätsbetrieb abgewickelt. Ein weiteres Präventionsprojekt setzt ganz gezielt bei Jugendlichen an: Sie werden medizinisch untersucht, individuelle Risikofaktoren werden erhoben und ein maßgeschneidertes Vorsorge- und Trainingsprogramm wird für jeden Studienteilnehmer entwickelt – und dessen Vorbeugewirkung wird wissenschaftlich untersucht.

Die zuständigen Mitglieder der Tiroler Landesregierung sind von dem Vorhaben sehr angetan und sicherten dem Konsortium bei der heutigen Veranstaltung ihre Unterstützung zu: „Die Gesundheitsversorgung der immer größer werdenden Gruppe der Älteren ist eine große Herausforderung im Bereich Gesundheit-Medizin-Pflege, der wir unter anderem durch gezielte Altersforschung begegnen können“,  sagte der Landesrat für Gesundheit und Wissenschaft, Bernhard Tilg. Die Landesrätin für Wirtschaft, Patrizia Zoller-Frischauf, ergänzte: „Die aktive Beteiligung der Industrie, insbesondere unserer Tiroler Unternehmen, sorgt dafür, dass diese Forschung auch zeitnah beim Patienten ankommt.“

 

Rückfragen

CEMIT – Center of Excellence in Medicine and IT GmbH
Carola Hanisch
6020 Innsbruck,
Karl-Kapfererstr.5
Tel. +43.512.576523-221,
Fax. +43.512.576523-301
Email: carola.hanisch@cemit.atwww.cemit.at

Hintergrund CEMIT:

Cemit ist ein Unternehmen für Forschungsmanagement und Technologietransfer im Bereich der Lebenswissenschaften. CEMIT unterstützt Partner aus öffentlichen Einrichtungen und Industrie durch ein breites Spektrum an Dienstleistungen und ermöglicht die Umsetzung von Forschungsergebnissen in die praktische Anwendung. Wissenschaftler werden von lästigen administrativen und organisatorischen Aufgaben befreit und gewinnen dadurch Freiraum für Forschung. CEMIT übernimmt das Management von nationalen und internationalen Forschungsprojekten von der Idee bis zum Produkt. Beispiele dafür sind das Zentrum für personalisierte Krebsforschung Oncotyrol in Innsbruck, nationale Genom-Forschungsprojekte (GEN-AU), das EU-Forschungsprojekt TOLERAGE oder das Anfang 2012 gestartete EU-Forschungsprojekt OPTATIO.

www.cemit.at

News Archiv

Chemiker aus Innsbruck und New York beobachten einzelne Schaltermoleküle in Aktion

Chemiker aus Innsbruck und New York beobachten einzelne Schaltermoleküle in Aktion

Nature Chemical Biology berichtet: Das Geheimnis bakterieller Riboschalter liegt in ihrer Dynamik / Bedeutung auch für Antibiotika-Forschung

Innsbruck (1.5.2011) Bakterien sind uns Menschen in mancherlei Hinsicht voraus. Zum Beispiel verfügen sie über „intelligente“ RNA-Moleküle, sogenannte Riboschalter, mit denen sie viele ihrer lebenswichtigen Stoffwechselvorgänge steuern. Die erst vor wenigen Jahren entdeckten Riboschalter sind Sensor und Schalter in einem RNA-Molekül. Ein Riboschalter funktioniert ganz ähnlich wie ein Bewegungsmelder, der das Licht ein- oder ausschaltet, wenn Personen in der Nähe sind: Der Riboschalter schaltet Gene ein- oder aus, wenn bestimmte Stoffwechselprodukte vorhanden sind. Weil es diese Art der Genregulation beim Menschen nicht gibt, stellt sie ein ideales Angriffsziel für neue Antibiotika da.

Wie der Sensor- und Schaltvorgang genau abläuft, lag bisher weitgehend im Dunkeln. Nun ist es einem internationalen Team unter der Führung von Innsbrucker Chemikern gelungen, dem S-Adenosylmethionin (SAM) II-Riboschalter in Aktion zuzusehen. SAM ist ein Cofaktor, der in viele Stoffwechselprozesse involviert ist, indem er Methylgruppen überträgt.

Moleküle sind zappelig

Die Wissenschaftler Andrea Haller und Ronald Micura vom Institut für Organische Chemie und dem Centrum für Molekulare Biowissenschaften der Universität Innsbruck haben gemeinsam mit Scott Blanchard vom Weill Cornell Medical College in New York mit einer Technik namens smFRET (single-molecule Fluorescence Resonance Energy Transfer) die Bewegungen einzelner Riboschalter-Moleküle aufgezeichnet. Dies berichtet die Fachzeitschrift Nature Chemical Biology heute online (1). Die Wissenschaftler haben entdeckt, dass SAM II-Riboschalter äußerst „zappelige“ Moleküle sind, die ihre Struktur immens schnell ändern. „Der Schlüssel zum Verständnis ihrer Funktion liegt genau in dieser Dynamik“, erklärt Micura. Die Arbeit seines Teams fand im Rahmen des GEN-AU-Projekts zu nichtkodierenden RNAs statt, das von der Innsbrucker Firma CEMIT gemanagt wird (nähere Infos s. unten), und wurde auch vom Wissenschaftsfonds FWF gefördert.

Umschalten wird ständig simuliert

Der SAM II-Riboschalter schaltet auf Aus, wenn ein SAM-Molekül an ihn bindet. Dann nimmt er eine Struktur ein, in der die genetische Information nicht mehr zugänglich ist. Mit Hilfe der smFRET-Technik und begleitet von anderen Untersuchungen konnte das Team um Micura erstmals detailliert analysieren, was vor und während der Bindung passiert. Wie erwartet sahen sie, dass der freie Riboschalter zunächst eine offene Struktur hat, in der die genetische Information leicht zugänglich ist. Aber nicht nur das: Selbst wenn noch gar kein SAM-Molekül in der Nähe ist, simuliert der Riboschalter bereits ständig das Umschalten. Er pendelt im Mikrosekundentakt zwischen der offenen Struktur und einem weiteren Zustand hin und her, der dem Aus-Zustand schon sehr ähnlich ist. Taucht ein SAM-Molekül auf, bindet es an den „Fast-schon-Aus-Zustand“, eine minimale Strukturänderung erfolgt und dann ist der Schalter wirklich aus. Diese Struktur ist dann fixiert.

Einzelne Moleküle eröffnen eine neue Dimension der Forschung

Micura und sein Team sind von dieser Entdeckung begeistert. Gerade im Jahr der Chemie wird immer deutlicher, dass dies keineswegs eine entzauberte Wissenschaft ist, deren Rätsel längst gelöst sind. Ganz im Gegenteil: Früher basierte Wissen zumeist auf Durchschnittswerten, die an einer großen Anzahl von Molekülen gleichzeitig gemessen wurden. Heute ist es technisch möglich, einzelne Moleküle zu beobachten und ihr individuelles Verhalten erkennbar zu machen. „Das ist eine ganze neue Dimension der Forschung und unheimlich spannend“, so Micura.

Hintergrund Riboschalter:

Riboschalter liegen auf der messenger RNA (mRNA), die den Gencode für ein Protein transportiert. Sie selbst kodieren allerdings nicht für eine Proteinsequenz. Riboschalter funktionieren, indem sie – bei Bindung ihres Zielmoleküls  – die mRNA blockieren. Somit kann die genetische Information nicht weiterverarbeitet werden. Meist handelt es sich um jenes Gen, das für die Herstellung des  Zielmoleküls verantwortlich ist. Auf diese Weise kommt es zu einer Rückkopplung: Wenn viel von dem Zielmolekül vorhanden ist, wird seine weitere Produktion gebremst.

(1)      Haller et al. “Conformational capture of the SAM-II riboswitch”, Nature chemical biology, Advance online publication. http://www.nature.com/nchembio/journal/vaop/ncurrent/abs/nchembio.562.html

Fotos: Ronald Micura und Andrea Haller. Copyright Thomas Müller. Fotos stehen honorarfrei zum Abdruck zur Verfügung.

Rückfragen:

Carola Hanisch, CEMIT – Center of Excellence in Medicine and IT GmbH , Carola Hanisch, Kommunikation, Karl-Kapfererstr.5,  6020 Innsbruck, Tel. +43 (0) 512 576523-221, carola.hanisch@cemit.at, www.cemit.at

Dr. Christian Flatz, Universität Innsbruck, Büro für Öffentlichkeitsarbeit, Innrain 52c, 6020 Innsbruck, Tel. +43 (0) 512 507 32022, +43 (0) 664 8854915, christian.flatz@uibk.ac.at

Hintergrund CEMIT

CEMIT initiiert und managt Großforschungsprojekte an der Schnittstelle zwischen Wissenschaft und Wirtschaft, darunter das Zentrum für Personalisierte Krebsmedizin Oncotyrol, nationale Genom-Forschungsprojekte (GEN-AU) in den Bereichen Proteomik und nichtkodierende RNAs, sowie EU-Projekte oder –Programme in den Bereichen Krebs- und Arteriosklerose-Forschung. Die Innsbrucker Firma für Projekt-Management katalysiert Forschung, indem sie den Wissenschaftlern zeitraubende administrative Tätigkeiten abnimmt. Sie ist aus zwei staatlich geförderten Netzwerkprogrammen hervorgegangen, darunter das Kompetenzzentrum Medizin Tirol (KMT). Die dabei entstandenen Firmenkontakte und Kooperationen werden in zahlreichen Forschungsprojekten fortgeführt und tragen zur Standortentwicklung mit Schwerpunkt auf Life Sciences bei.

www.cemit.at

Hintergrund GEN-AU Projekt nichtkodierende RNAs (ncRNAs)

Die erste Phase des Projekts ncRNAs lief von 1.2.2006 bis 30.9.2009 und wurde außerordentlich erfolgreich abgeschlossen. 47 wissenschaftliche Publikationen mit einem durchschnittlichen Impact Faktor von 6,9 wurden erzielt. Damit zählt das Projekt ncRNAs zu den erfolgreichsten des österreichischen Genomforschungsprogramms insgesamt. Es wurde nicht nur um weitere drei Jahre verlängert, auch wurde das Budget auf nunmehr 2.6 Mio. € erhöht und die Anzahl der wissenschaftlichen Gruppen von sechs auf zehn vergrößert. Neue Forschungsfelder sind unter anderem die Rolle von microRNAs beim Altern und bei der Entstehung von Arteriosklerose und Fettsucht.  Das Konsortium zur Erforschung der ncRNAs stellt damit eines der größten des GEN-AU Programms dar. Neben der Medizinischen Universität Innsbruck ist das Zentrum für Molekulare Biowissenschaften (CMBI) der Universität Innsbruck beteiligt, die Universität Wien, die Medizinische Universität Wien sowie die Universität für Bodenkultur Wien, das Institut für Molekulare Biotechnologie (IMBA) der Österreichischen Akademie der Wissenschaften und die Technische Universität Graz.

ncRNA-Projektcluster Leitung:

Prof. Dr. Alexander Hüttenhofer und Priv. Doz. Dr. Norbert Polacek, Sektion für Genomik und RNomik, Biozentrum Innsbruck , Medizinische Universität Innsbruck , Fritz-Pregl-Str. 3/II , A-6020 Innsbruck
Tel.: +43 (0)512 9003 – 70201, Fax: +43 (0)512 9003 – 73100

Mail: mol-biol@i-med.ac.at, http://genomics.i-med.ac.at/

Genomforschung in Österreich

GEN-AU: http;//www.gen-au.at

Projekt ncRNAs bei GEN-AU: http://www.gen-au.at/projekt.jsp?projektId=107&lang=de

Weitere Links:

- Institut für Organische Chemie, Arbeitsgruppe Micura http://rna.micura.at/

- CMBI – Center for Molecular Biosciences Innsbruck http://www.uibk.ac.at/cmbi/

- Der Wissenschaftsfonds FWF  http://www.fwf.ac.at/

News Archiv