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Israeli Science: Nachrichten aus Rehovoth
Publikation: August 22, 1997, Science Presseanfragen richten Sie bitte an Luba
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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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