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Signaltransduktion | imsd016


Signaltransduktion
Signaltransduktion bedeutet nichts anderes als Weiterleitung eines Signals. Bei Proteinkaskaden sind nun innerhalb der Zelle mehrere Proteine, das sind Eiweißkörperchen, hintereinandergeschaltet, die das Signal wie bei einem Staffellauf weitergeben, bis es sein Ziel z.B. im Zellkern erreicht hat. Zunächst befindet sich das Signal ja nun aber außerhalb der Zelle. Es kann sich da z.B. um ein kleines Molekül, ein Hormon oder einen Wachstumsfaktor, handeln. Dieses Molekül wird durch Rezeptoren erkannt, die sich auf der Zelloberfläche befinden und durch sie gebunden. Das verändert nun die Form des Rezeptors, der sich durch die Zellmembran hindurch bis in das Innere der Zelle erstreckt und durch diese Strukturänderung das äußere Signal nach innen weitergibt. Dort wird die Rezeptorveränderung durch andere Faktoren erkannt, z.B. dadurch, daß die Strukturveränderung es einem Protein erlaubt, sich an den Rezeptor zu binden. Diese Bindung löst nun wiederum eine Veränderung aus, die vom nächsten Protein erkannt wird und so weiter, bis das Signal schließlich im Zellkern angekommen ist. Das ist natürlich eine äußerst vereinfachte Darstellung des Sachverhaltes. So linear wie es hier dargestellt wird ist die Natur nicht. Es gibt auch nicht nur eine solche Kaskade, es gibt sehr viele davon mit verschiedenen aber auch überlappenden Funktionen und um es noch komplizierter zu machen, gibt es auch noch Quervernetzungen zwischen diesen Kaskaden.
Meine Forschung besteht darin, herauszufinden, wie solche Kaskaden aufgebaut sind. Warum wollen wir das denn eigentlich wissen? Nun ja, zum einen natürlich aus Neugierde, weil es faszinierend ist, zu verstehen, wie die Natur funktioniert. Zum anderen aber auch, weil durch diese Signalkaskaden eben das Zellwachstum gesteuert wird und wenn wir verstehen, wie diese Regulation funktioniert, dann können wir vielleicht in der Zukunft einmal gezielt in sie eingreifen und unkontrolliert wachsende Tumorzellen dazu bringen, ihr Wachstum wieder einzustellen. Das würde dann zu einer Krebstherapie auf molekularer und genetischer Ebene führen und damit das Ganze ohne unerwartete und unerwünschte Nebenwirkungen abläuft, müssen wir natürlich genau wissen, was wir da denn eigentlich tun.
Ein Beispiel für eine Signalkaskade, die in Tumorzellen dereguliert ist, ist die sogenannte Raf-Kaskade, mit der ich mich während der letzten Jahre beschäftigt habe. Diese Kaskade setzt sich unterhalb des Rezeptors im Wesentlichen aus vier Mitgliedern zusammen. Das sind: Ras - Raf - MEK und Erk. Wenn der Rezeptor aktiviert wird, durch das Binden eines Wachstumsfaktors zum Beispiel, dann bindet er Ras, welches daraufhin ebenfalls seine Struktur ändert und dadurch befähigt wird, Raf zu binden. Raf kann dann seinerseits MEK binden und es aktivieren und das aktivierte MEK aktiviert Erk, welches schließlich in den Zellkern eindringt und dort durch Genregulation die Zelle zur Teilung stimuliert. Zur Deregulation kann es nun z.B dadurch kommen, daß Ras so verändert wird, daß es ständig aktiv ist, also ständig an den Zellkern signalisiert, die Zelle solle sich Teilen und die Zelle folgt natürlich den Befehlen, die ihr gegeben werden. Ein solches ständig aktiviertes Ras finden wir tatsächlich in sehr vielen Tumorzellen. Und so wie auf Ebene von Ras kann es natürlich auch auf anderen Ebenen der Signalkaskade zu Fehlern kommen.
In Signalkaskaden ist es wichtig, daß verschiedene Proteine miteinander in engen Kontakt kommen, daß sie also aneinander binden. Weiter oben habe ich auch bereits ausgeführt, daß diese Signalkaskaden nicht so linear sind, sondern vernetzt sein können. Außerdem sind uns natürlich auch noch nicht alle Mitglieder von Signalkaskaden bekannt und wir wissen nicht von allen, wie sie miteinander verknüpft und vernetzt sind. Und hiermit beschäftige ich mich. Ich versuche herauszufinden, welche Proteine aneinander binden können. In den letzten Jahren habe ich das für Raf getan und seit ich hier in Großbritannien tätig bin, beschäftige ich mich hauptsächlich mit MEKK, einem Mitglied einer anderen, parallelen Kaskade. Ich verwende ein ganz besonderes Testsystem für meine Versuche, das Two-Hybrid System.


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