15/03/2012 - Biologen an der Universität von Michigan finden ein Molekül, das die Zellrecycling beschleunigen könnte

Menéame

Ein Zellbiologe an der Universität Michigan und seine Kollegen haben ein Molekül identifiziert, das die Entfernung von Abfällen aus dem Zellrecyclingzentrum beschleunigen könnte. Lysosom.

Die Entdeckung deutet auf eine neue Form der Behandlung von vererbten und seltenen Stoffwechselstörungen wie Niemann-Pick's Bad Mukolipidose Typ IV, sowie neurodegenerative Erkrankungen häufiger als die Übel von Alzheimer und Parkinsons, sagte Xoaxing Xu, der führte das Team der UM berichtet über seine Schlussfolgerungen in der Internet-Ausgabe vom 13. März der multidisziplinären Zeitschrift Nature Communications.

"Die Implikationen sind weitreichend," sagte Xu, Assistentin für Molekularbiologie, Zell- und Entwicklungswissenschaften. "Wir haben ein neuartiges Konzept eingeführt - eine Verbindung mit dem Potenzial, die Reinigung von Zellabfällen zu verbessern -, das einen großen Einfluss auf die Medizin haben könnte."

Xu warnte jedoch davor, dass die Studien in ihrer frühen Phase der Grundlagenforschung sind und dass es Jahre dauern könnte, bis sie zu einem Arzneimittel führen.

In Zellen ist die Entsorgung von Abfällen und die Wiederaufbereitung von Abfällen wie in Städten ein wesentlicher Dienst. Sowohl in der Stadt als auch in der Zelle können gesundheitliche Probleme auftreten, wenn sich der Prozess verschlechtert.

Innerhalb der Milliarden Zellen, die den menschlichen Körper bilden, liegt die Aufgabe, die gebrauchten Zellbestandteile zu trennen und zu evakuieren, in den Lysosomen. In jeder Zelle gibt es mehrere hundert Lysosomen, die eine Vielzahl von Verdauungsenzymen verwenden, um die verwendeten Proteine, die Fettstoffe, die Lipide genannt werden, und die aus der Zellmembran entfernten Teile, unter anderem zu zersetzen.

Sobald diese Materialien auf grundlegende biologische Bausteine reduziert sind, wird die Ladung aus Lysosomen transportiert, um sie woanders als neue Zellkomponenten wieder zusammenzubauen.

Der anhaltende Fluss von Materialien, die aus Lysosomen, genannt Vesikulärer Transit, kommen und herauskommen, ist für die Gesundheit der Zelle und des gesamten Organismus von wesentlicher Bedeutung. Wenn der Vesikuläre Transit verzögert oder gestoppt wird, ist das Ergebnis eine Art lysosomatische Verstopfung, die zu einer Vielzahl von Krankheiten führen oder dazu beitragen kann, einschließlich einer Gruppe von vererblichen Stoffwechselstörungen, die als Lipidlagererkrankungen bekannt sind. Niemann-Picks Böse ist einer von ihnen.

In früheren Studien hatten Xu und seine Kollegen gezeigt, dass die ordnungsgemäße Funktion des Lysosoms zum Teil vom zeitgemäßen Fluss von Calciumionen durch kleine Passagen wie Poren in der Oberflächenmembran des Lysosams abhängt, die Kalziumkanäle genannt werden.

Wenn die Kalziumkanäle verstopfen, wird der Transit im gesamten Lysosom verändert und die Rückstände sammeln sich in toxischen Konzentrationen, die Lysosomen mehrmals in der normalen Größe entzünden.

Xu und seine Kollegen hatten zuvor festgestellt, dass ein Protein namens TRPML1 als Kalziumkanal in Lysosomen dient und dass ein Lipid namens PI(3,5)P2 die Kanaltore öffnet und schließt. Humane Mutationen im Gen, das für die Produktion von TRPML1 verantwortlich ist, führen zu einer Abnahme der 50 bis 90 Prozent in der Kalziumkanalaktivität.

In ihrer jüngsten Arbeit und mit Hilfe einer neuen Methode zur Bilderstellung, die zur Untersuchung der Freisetzung von Calciumionen in Lysosom verwendet wird, zeigen Xu und seine Kollegen, dass die durch TRPML1 vermittelte Kalziumfreisetzung in Zellen mit Niemann-Pick- und Mukolipidose Typ IV-Erkrankungen deutlich reduziert wird.

Wichtiger ist, dass sie ein kleines synthetisches Molekül namens ML-SA1 identifiziert haben, das den PI(3,5)P2-Lipid nachahmt und die Kalziumkanäle des Liposoms aktivieren kann, indem sie die Tore öffnen und die Ableitung von Calciumionen einrichten.

Als die ML-SA1 mit Niemann-Pick Typ C in Mauszellen und menschliche Zellen eingeführt wurde, die von den Patienten getönt wurden, reichte der erhöhte Fluss durch die Calciumkanäle des Lysosoms aus, um den Transit zu beschleunigen und die Akkumulation innerhalb des Lysosams zu verringern.

Xu und seine Kollegen glauben, dass es möglich wäre, die ML-SA1 als Arzneimittel zu verwenden, um die Calciumkanäle des Lysosoms zu aktivieren und die normale Funktion des Lysosams bei Lipidansammlungskrankheiten wie Niemann-Pick wiederherzustellen. Der gleiche Ansatz könnte für die Behandlung degenerativer Erkrankungen von Neuronen wie Alzheimer und Parkinson angewendet werden, die Störungen des Lysosom-Transits beinhalten.

Solche Studien könnten auch ein besseres Wissen über den Alterungsprozess vermitteln, einschließlich der sehr langsamen Abnahme der Lysosomkapazität, um die ausgeschlossenen Teile der Zelle aufzuspalten und zu recyceln.

"Die Idee ist, dass die Krankheiten durch die Ansammlung von Rückständen in Lysosom, neurodegenerative Übel und Alterung, verursacht oder verschlimmert sie, sehr reduziert oder langsam Transit in die Zell-Recycling-Zentrum," erklärte Xu.

Der nächste Schritt?

Die Erfinder erwarten, dass die ML-SA1 mit Niemann-Pick und Mukolipidose Typ IV Mäusen verabreicht wird, um festzustellen, ob das Molekül die Symptome lindert.

Mit der Niemann-Pick-Krankheit werden schädliche Mengen an Lipiden in Milz, Leber, Lunge, Knochenmark und Gehirn angesammelt. Die Krankheit hat vier verwandte Arten. Typ A ist das schwerste, tritt in frühen Kindheit und ist gekennzeichnet durch die Vergrößerung der Leber und Milz, Entzündung der Lymphknoten und tiefe Hirnschäden im Alter von sechs Monaten. Kinder mit dieser Krankheit leben selten mehr als 18 Monate. Derzeit gibt es kein Heilmittel für die Niemann-Pick-Krankheit.

Der Hauptautor des Artikels in Nature Communications ist Dongbiao Shen, graduierter Wissenschaftler und Forschungsassistent in der Abteilung für Molekularbiologie, Zellular und Entwicklung des UM.

Andere Autoren, zusätzlich zu Xu, sind Xiang Wang, Xinran Li, Xiaoli Zhang, Zepeng Yao, Shannon Dibble und Xian-ping Dong, Abteilung für Molekularbiologie, Zelle und Entwicklung der UM; Ting Yu und Andrew Lieberman von der Pathologie-Abteilung an der UM-Medizinschule und Hollis Showalter vom Vahlteich-Kern für medizinische Chemie in der medizinischen Chemie-Abteilung des UM-Kollegs.

Die Arbeit wurde von den Nationalen Gesundheitsinstituten und der ML4F-Stiftung unterstützt.

El Colegio Oficial de Ingenieros Industriales de Aragón y La Rioja (COIIAR) acogió en su sede de Zaragoza la conferencia «Soberanía tecnológica y dependencia externa: impacto de la tecnología, la industria, la cadena de suministro y la financiación en el “alistamiento” de la defensa europea», impartida por el vicealmirante del Cuerpo de Ingenieros de la Armada y doctor ingeniero de...

El CDTI Innovación ha difundido una oportunidad de cooperación tecnológica entre España y China para impulsar el desarrollo de maquinaria inteligente destinada a túneles, minería y otros trabajos de construcción subterránea. La iniciativa busca incorporar a una empresa española con capacidades propias de investigación, desarrollo e innovación a un consorcio que plantea diseñar, fabricar y validar sistemas de mayor precisión...

El Ministerio de Transportes y Movilidad Sostenible ha establecido unas nuevas bases comunes para determinados procesos selectivos de los subgrupos A1 y A2, entre ellos los correspondientes al Cuerpo de Ingenieros Aeronáuticos y al Cuerpo de Ingenieros Técnicos Aeronáuticos. La resolución, fechada el 15 de octubre de 2026 y publicada en el Boletín Oficial del Estado el día 28, reorganiza...

El Colegio de Ingenieros de Caminos, Canales y Puertos ha constituido un comité técnico para seguir la evolución de las informaciones relativas al accidente ferroviario ocurrido en Urda, en la provincia de Toledo, y contribuir a la identificación de medidas correctoras que refuercen la seguridad y el funcionamiento del sistema. La primera reunión del grupo se celebró el 29 de...

La undécima edición de Egurtek, Foro Internacional de Arquitectura y Construcción en Madera, ha reunido en Bilbao a profesionales de la ingeniería, la arquitectura, la industria forestal y la edificación para analizar las aplicaciones contemporáneas de la madera. La cita, programada los días 28 y 29 de octubre de 2026 en Bilbao Exhibition Centre, cuenta con la colaboración de la...