Neuherberg, 01.07.2013. Der Verlust des Membranproteins
Sec22 führt dazu, dass Hefe- und Pflanzenzellen geringere Mengen potenziell
gefährdender Cäsium-Ionen anreichern, ohne die Aufnahme des essenziellen
Kaliums zu stören. Zu diesem Ergebnis kommen Wissenschaftler des Helmholtz
Zentrums München in ihrer aktuellen Publikation in der Fachzeitschrift 'Nature
Communications'.
Cäsium-Ionen sind den essenziellen Kalium-Ionen in ihrer
chemischen Struktur sehr ähnlich und werden daher über den gleichen
Transportmechanismus in die Zelle geschleust. Dies ist dann problematisch, wenn
Cäsium-Ionen als radioaktive Isotope vorliegen und dadurch in die Nahrungskette
gelangen.
Bislang war es nicht möglich, die Aufnahme dieser beiden
Ionen selektiv zu beeinflussen. Die Wissenschaftler um Dr. Stephan Dräxl und PD
Dr. Anton Schäffner vom Helmholtz Zentrum München (HMGU) sowie Prof. Dr.
Johannes Müller von der Technischen Universität München (TUM) haben nun
entdeckt, dass eine genetische Veränderung des Membranproteins Sec22 dazu
führt, dass weniger Cäsium in die Zelle gelangt, der Kalium-Import jedoch
ungestört bleibt. Sec22 ist Teil der intrazellulären
Proteintransportmaschinerie und wurde bislang nur indirekt mit dem
Ionenhaushalt in Verbindung gebracht. Die Zelle erhält durch den Verlust von
Sec22 die Fähigkeit zwischen den beiden Ionen zu unterschieden. Diese
Beobachtung machten die Wissenschaftler zunächst an Hefekulturen und konnten
sie anschließend auf die Modellpflanze Arabidopsis thaliana übertragen.
In ihren weiteren Untersuchungen wollen die
Wissenschaftler nun die durch Sec22 gesteuerten Proteine und molekularen
Prozesse entschlüsseln und ihre
Erkenntnisse auch an Nutzpflanzen testen. "Die Sec22-Mutante bietet vor
allem die Möglichkeit, die überraschende Unterscheidung der sehr ähnlichen
Cäsium- und Kalium-Ionen durch die Zelle zu verstehen. Wenn die Erkenntnisse
auch auf Nutzpflanzen übertragbar wären, könnte man dies auch für eine gezielte
Verringerung der (Radio-)Cäsium Aufnahme nutzbar machen", sagt Schäffner
vom Institut für Biochemische Pflanzenpathologie (BIOP). Neben BIOP waren am
HMGU das Institut für Strahlenschutz (ISS), die Abteilung Medizinische
Strahlenphysik und Diagnostik (AMSD) und das Institute of Computational Biology
(ICB) sowie das Center for Mathematical Sciences der TUM an der
Forschungsarbeit beteiligt.
Weitere Informationen
Original-Publikation:
Dräxl, S. et al. (2013): Caesium accumulation in yeast
and plants is selectively repressed by loss of the SNARE Sec22p/SEC22. doi:
10.1038/ncomms3092
Link zur Fachpublikation: http://www.nature.com/ncomms/2013/130701/ncomms3092/full/ncomms30092.html
Das Helmholtz Zentrum München verfolgt als deutsches
Forschungszentrum für Gesundheit und Umwelt das Ziel, personalisierte Medizin
für die Diagnose, Therapie und Prävention weit verbreiteter Volkskrankheiten
wie Diabetes mellitus und Lungenerkrankungen zu entwickeln. Dafür untersucht es
das Zusammenwirken von Genetik, Umweltfaktoren und Lebensstil. Der Hauptsitz
des Zentrums liegt in Neuherberg im Norden Münchens. Das Helmholtz Zentrum
München beschäftigt rund 2.100 Mitarbeiter und ist Mitglied der Helmholtz-Gemeinschaft,
der 18 naturwissenschaftlich-technische und medizinisch-biologische
Forschungszentren mit rund 34.000 Beschäftigten angehören. www.helmholtz-muenchen.de
Der Schwerpunkt der Forschungsarbeit des Instituts für
Biochemische Pflanzenpathologie liegt auf der Untersuchung molekularer
Mechanismen, die Pflanzen nutzen, um sich an ihre Umgebung anzupassen. Dazu
gehören genetische und biochemische Prozesse, die Wachstum, physiologischen
Zustand und Abwehrmechanismen der Pflanzen steuern. Ziel der Forschung ist es,
die Grundlagen und Mechanismen der Interaktion zwischen Pflanzen und ihrer
Umwelt besser zu verstehen und nachhaltige Strategien für den Anbau und die
Nutzung von Pflanzen zum Schutz der natürlichen Ressourcen zu entwickeln.
Das Institut für Strahlenschutz erarbeitet Grundlagen zur
Erfassung beruflicher, medizinischer und umweltbedingter Strahlenexpositionen,
analysiert Strahlenrisiken für Krebs und Herz-Kreislauferkrankungen und
veranstaltet Strahlenschutz-Fortbildungskurse. Ziel ist es, durch innovative
Verfahren das Verständnis von Strahlenwirkungen zu verbessern und zur
Optimierung von Strahlenanwendungen in Industrie und Medizin beizutragen. Das
ISS gehört dem Department of Radiation Sciences (DRS) an.
Ziel der Abteilung medizinische Strahlenphysik und
Diagnostik ist der Schutz der Bevölkerung vor ionisierender Strahlung,
insbesondere der durch den Menschen verursachten Strahlung. Dazu arbeitet die
Abteilung vor allem daran, die menschliche Strahlenbelastung zu reduzieren. Es
werden die Quellen interner sowie externer Strahlung und die Grundlagen und
Anwendung medizinischer Technologien erforscht. Diese Basis bietet die
Möglichkeit, künftig das Verhältnis von angewandter Strahlendosis und
diagnostischen bzw. medizinischem Ergebnis zu verbessern. Darüber hinaus
arbeitet die Abteilung an der Entwicklung neuer, innovativer medizinischer
Technologien. Die AMSD gehört dem Department of Radiation Sciences (DRS) an.
Das Institut für Computational Biology führt datenbasierte Analysen biologischer
Systeme durch. Durch die Entwicklung und Anwendung bioinformatischer Methoden
werden Modelle zur Beschreibung molekularer Prozesse in biologischen Systemen
erarbeitet. Ziel ist es, innovative Konzepte bereitzustellen, um das
Verständnis und die Behandlung von Volkskrankheiten zu verbessern.
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