Klinische Pharmakologie / Psychopharmakologie

 
 

 
 

 

Israeli Science: Nachrichten aus Rehovoth


Publikation: August 22, 1997, Science Presseanfragen richten Sie bitte an Luba Vikhanski, Tel. 972 8 934 3855
E-mail: rrluba@weizmann.weizmann.ac.il

EMBRYONALENTWICKLUNG:
MOLEKULARES 'RADAR' VERFOLGT SCHLUESSELPROZESSE

REHOVOT, Israel - 22. August 1997 - Ein molekulares 'Radar', das die Verfolgung signal- uebermittelnder Enzyme in einer Zelle in Echtzeit ermoeglicht, wurde am Weizmann Institute of Science entwickelt. Mit Hilfe dieses 'Radars' haben Wissenschaftler das Vordringen eines interzellulaeren Botenstoffes, der eine Schluesselrolle in der Embryonalentwicklung spielt, genau aufzeichnen koennen.

Man erwartet, dass sich diese Entwicklung, ueber die in der Zeitschrift Science in der Ausgabe vom 22. August berichtet wird und dort auf der Titelseite erscheint, als eine wertvolle Hilfe beim Zugang zu einem besseren Verstaendniss, auf welche Weise Signale innerhalb einer Zelle weitergeleitet werden und wie der Vorgang der Signaluebermittlung in einer Krankheit wie Krebs fehllaufen kann, erweist.

"Bisher waren wir Wissenschaftler, wenn wir uns mit den Vorgaengen der Signaluebermittlung in den Zellen eines sich entwickelnden Organismus befassten, eher wie Zuschauer auf einem Flughafen, die das Starten und Landen von Flugzeugen beobachten", stellt der Leiter der Forschergruppe, Prof. Ben-Zion Shilo, der die Abteilung fuer Molekulargenetik des Institutes leitet, fest. "Wir konnten ein paar kluge Schlussfolgerungen darueber anstellen, wohin die Flugzeuge fliegen werden oder woher sie gekommen sind, aber wir konnten nicht den Kurs eines Flugzeugs verfolgen."

"Unsere neue Methode versetzt uns jetzt in eine Lage aehnlich der eines Fluglotsen, der Reflexe auf seinem Radarschirm beobachten und auf diese Weise die Bewegungen jedes Flugzeugs Schritt fuer Schritt verfolgen kann."

"Auf einmal koennen wir ablaufende Prozesse in einer Zelle oder einem Embryo beobachten, waehrend diese ablaufen, und muessen nicht mehr aus den Resultaten auf diese rueckschliessen", erklaert Prof. Shilo.
Prof. Shilo fuehrte die hier vorgestellten Untersuchungen zusammen mit Dr. Rony Seger von der Abteilung fuer Membranforschung und Biophysik und mit Limor Gabay, einer Doktorandin von der Abteilung fuer Molekulargenetik, durch.

Die Beobachtung von Botenstoffen in Echtzeit

Ausgangspunkt der Untersuchungen war das Wissen, dass viele Botschaften in Zellen durch Phosphat- Gruppen weitergegeben werden.

Wenn sich ein Botenstoff, z.B. ein Hormon, an einen Rezeptor auf der Zellmembran bindet, setzt er im Inneren der Zelle eine Kettenreaktion in Gang. Im Verlauf solch einer Kettenreaktion aktiviert ein Molekuel ein anderes und dieses wiederum ein weiteres, und so weiter, durch die Addition einer Phosphat-Gruppe, einem als Phosphorylierung bekannten Vorgang.
Um solche aktivierten, Phosphat tragenden Molekuele aufspueren zu koennen, schuf die Forschergruppe Antikoerper, die nur mit Molekuelen reagieren, die in einer bestimmten Form phosphoryliert sind. Da diese Antikoerper sehr leicht gefunden werden koennen, erlaubt dieses Verfahren den Wissenschaftlern, den Vorgang der Phosphorylierung - und damit den Weg der Signaluebermittlung - in Echtzeit zu beobachten.

Prof. Shilo und sein Team arbeiteten mit der Fruchtfliege Drosophila. Dieses Insekt wird oft fuer wissenschaftliche Studien genutzt, weil es viele genetische und molekulare Eigenschaften mit hoeheren Tieren gemeinsam hat, sich schnell entwickelt und einfach zu studieren ist. Die Wissenschaftler konzentrierten sich auf den Hormon aehnlichen Botenstoff "epidermal groth factor" (EGF, dt. Epidermiswachstumsfaktor), der waehrend der Embryonalentwicklung aktiviert wird und die Ausbildung eines korrekten Koerperbaus sicherstellt.

Mit Hilfe dieses neuen Verfahrens verfolgten die Wissenschaftler das von EGF uebertragene Signal von dem Zeitpunkt an, an dem EGF an seinen Rezeptor auf der Zellmembran andockt, bis zu dem Zeitpunkt, an dem es die Nachricht an die Gene im Zellkern uebertragen hat. Sie waren dabei sowohl in der Lage zu sehen, wann und wo genau das Signal in einzelnen Zellen weitergegeben wird, als auch zu beobachten, welche Zellen eines Embryos waehrend eines bestimmten Entwicklungsstadiums durch EGF beeinflusst werden.
"Wir koennen das Signal in mehreren Zellen gleichzeitig verfolgen und einen Atlas des Fortschreitens eines Signals fuer einen ganzen Embryo erstellen", fuehrt Prof. Shilo weiter aus.

Das Verhindern abnormer Entwicklung

Dieses neue molekulare 'Radar' ist aber auch ein wertvolles Werkzeug zum Studium von Phosphorylierungsmustern, die durch andere Rezeptoren ausgeloest wurden, sowie zur Untersuchung von Phosphorylierungen in anderen Organismen, den Menschen eingeschlossen. Diese Methode kann Vorgaenge einer normalen Entwicklung wie auch abnormes Zellwachstum, wie man es z.B. beim Krebs findet, beleuchten.
"Die Phosphorylierung ist ein universaler Vorgang in lebenden Organismen und gehoert zum normalen Wachstum und zur normalen Entwicklung. Aber viele Arten von Krebs zeigen deregulierte Phosphorylierungsprozesse, die zu unkontrolliertem Zellwachstum fuehren", sagt Prof. Shilo.
"Offensichtlich koennen wir diese Methode einsetzen, um die Phosphorylierungsmuster solcher Krankheiten zu verfolgen, und sie kann ein nuetzliches diagnostisches Hilfsmittel sein, um herauszufin- den, an welcher Stelle Dinge falsch laufen", fuehrt Prof. Shilo weiter aus. "Und wenn man sieht, welche Dinge falsch laufen, kann man sich daran machen, spezielle Wege zu erkunden, diese zu stoppen."
Dr. Seger bekleidet den Samuel and Isabelle Friedman Carrer Development Chair. Antikoerper fuer diese Studie wurden zusammen mit Sigma Israel Chemicals Ltd entwickelt. Die Studie wurde in Teilen gefoerdert durch das Dr. Josef Cohn Minerva Center for Biomembrane Research am Weizmann Institute of Science und durch Forschungsgelder vom Tobacco Research Council of the United States, der US-Israel Binational Science Foundation, dem UK-Israel Science and Technology Research Fund und der Minerva Gesellschaft in Muenchen, Deutschland.

Verlautbarungen des Weizmann Institute of Science sind im Internet auch zu finden unter:
http://www.weizmann.ac.il
oder unter http://www.eurekalert.org.

Susan Shalev
Projects Coordinator
Public Affairs Dept., Weizmann Institute of Science
rrshalev@wis.weizmann.ac.il

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