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MDC- und MHH-Forscher zeigen, wie Membranen abgeschnürt werden – ein lebenswichtiger Prozess

25.08.2015 / Zellen bilden kontinuierlich Membranbläschen (Vesikel) aus, die in die Zelle freigesetzt werden. Ist dieser lebenswichtige Prozess gestört, können zum Beispiel Nervenzellen nicht miteinander kommunizieren. Für die Aufnahme vieler Vesikel ist das Eiweißmolekül Dynamin unentbehrlich. Wissenschaftlern des Max-Delbrück-Centrums für Molekulare Medizin in der Helmholtz-Gemeinschaft (MDC) und des Instituts für Biophysikalische Chemie der Medizinischen Hochschule Hannover (MHH) haben nun gemeinsam mit Forschern der Freien Universität Berlin und des Leibniz-Instituts für Molekulare Pharmakologie (FMP) gezeigt, wie sich der molekulare Motor Dynamin in einem regulierten Prozess zu einer spiralförmigen Struktur verbindet. Zugleich konnten sie erklären, wie bestimmte Mutationen die Funktion von Dynamin etwa bei den erblichen Muskelkrankheiten Morbus Charcot-Marie-Tooth und der Centronuklearen Myopathie beieinträchtigen (Nature, doi:10.1038/nature14880)**. Das ist ein wichtiger Beitrag für die Entwicklung neuer therapeutischer Ansätze.

Faelber_Daumke

Prof. Oliver Daumke und Dr. Katja Fälber (Photo: privat)

Zur Weiterleitung von Signalen schütten Nervenzellen Botenstoffe aus, die in Vesikel verpackt sind. Diese Vesikel entstehen durch Membraneinstülpungen der Zellwand, die durch Dynamin abgeschnürt werden: Dazu wickelt sich zunächst eine Kette aus Dynamin spiralförmig um den Hals des entstehenden Vesikels. In einem zweiten Schritt erfolgt die energieabhängige Verengung der Spirale und die Freisetzung des Vesikels.

Die Wissenschaftler konnten die 3-dimensionale Struktur des Grundbausteins der Spirale aufklären. Er besteht aus vier Einheiten des molekularen Motors Dynamin, einem sogenannten Dynamin-Tetramer. "Wir sehen in der Struktur zum ersten Mal, wie genau sich die Dynamin-Tetramere zu einer Spirale aneinanderlagern", erklärt Dr. Katja Fälber aus der Kristallographie-Abteilung des MDC. "Die Struktur erklärt auch, warum dieser Prozess nur an Membranen erfolgt: Nur dort finden Umlagerungen im Dynamin-Tetramer statt, die die Kontaktstellen zur Spiralbildung freigeben.", erläutert Prof. Oliver Daumke.

**Crystal structure of the dynamin tetramer

Thomas F. Reubold1*, Katja Faelber2*, Nuria Plattner3§, York Posor4§, Katharina Branz4, Ute Curth1,5, Jeanette Schlegel2, Roopsee Anand1, Dietmar J. Manstein1,5, Frank Noé3, Volker Haucke4,6, Oliver Daumke2,6 & Susanne Eschenburg1

1Medizinische Hochschule Hannover, Institut für Biophysikalische Chemie, Carl-Neuberg-Str. 1, 30625 Hannover, Germany

2Max-Delbrück-Centrum für Molekulare Medizin, Kristallographie, Robert-Rössle-Straße 10, 13125 Berlin, Germany

3Freie Universität Berlin, Institut für Mathematik, Arnimallee 6, 14195 Berlin, Germany

4Leibniz-Institut für Molekulare Pharmakologie, Robert-Rössle-Straße 10, 13125 Berlin, Germany

5Medizinische Hochschule Hannover, Forschungseinrichtung Strukturanalyse, Carl-Neuberg-Str. 1, 30625 Hannover, Germany

6Freie Universität Berlin, Institut für Chemie und Biochemie, Takustraße 6, 14195 Berlin, Germany

* These authors contributed equally to this work.

Quelle: MDC

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