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Montag, 20 Februar 2012 10:40

Mathematiker klären molekulare Details des Dynamin-Moleküls

Einer berliner Forscherkooperative ist es gelungen, funktionelle Details des Dynamin-Moleküls aufzuklären.


Dynamin ist ein Enzym, das bei der Transportfreisetzung von mit Boten- oder Nährstoffen gefüllten Bläschen (Vesikel) in die Zelle (Endozytose) eine Rolle spielt. Der Vesikel stülpt sich aus einer Membran um die Boten- oder Nährstoffe. Das Dynamin dockt am Ende mit einer spiralförmigen Struktur an. Durch Dehnung verengt sich die Spirale gleichzeitig und trennt dadurch die Vesikelmembran von der Ursprungsmembran ab. soweit war der Vorgang erforscht. Unbekannt waren jeedoch bislang die molekularen Details der Arbeitsweise des Dynamins. Sie konnten nun geklärt werden. Die Forscher konzentrierten sich vor allem auf die Abläufe bei der Durchtrennung des Vesikelhalses.

Beteiligt waren das Institut für Kristallographie am Max-Delbrück-Centrum (MDC) für Molekulare Medizin, das Institut für Chemie und Biochemie sowie das Institut für Mathematik der Freien Universität Berlin (FU) und das Institut für Medizinische Physik und Biophysik der Charité Berlin. Der Forschergruppe des MDC z. B. ist es nun gelungen, eine Vielzahl an Einzelbildern der molekularen Feinstruktur des Dynamin-Moleküls anzufertigen. Mit Hilfe des Mathematikers Dr. Frank Noe, Arbeitsgruppe "Rechnergestützte Molekularbiologie" an der FU Berlin und seinen Kollegen im DFG-Projekt MATHEON konnten nun diese statischen Bilder durch Computersimulation in Bewegung versetzt und damit einen äußerst wichtigen Funktionsmechanismus für die Neurotoxikologie geklärt werden.

Dynamin ist ein wichtiges Molekül, das bei der Untersuchung der toxischen Wirkung von Stoffen eine Rolle spielt: Neurotoxine können die Übertragung eines Nervenreizes am synaptischen Spalt durch Beeinträchtigung der Dynaminfunktion stören und damit die Kommunikation der Nervenzellen insgesamt beeinträchtigen.  Bei der Klärung des genauen Vorgangs helfen Computersimulationen, wie sie in der Arbeitsgruppe "Rechnergestützte Molekularbiologie" der FU realisiert werden: Ein Forschungsziel der Gruppe ist es unter anderem, leistungsfähigere mathematische und rechnergestützte Methoden für die Simulation und Modellierung von Biomolekülen zu entwickeln.

Die Forschung birgt Potenzial, im Bereich der Toxikologie z. B. mit einem funktionellen Ansatz für Ersatzverfahren zu Tierversuchen zu ergänzen und zum systemischen Ansatz beizutragen. Aber auch in der Medizin sind die Arbeiten bedeutsam denn auch bei neurodegenerativen Krankheiten wie Parkinson oder Alzheimer wird die Vesikelaufnahme in Nervenzellen beeinträchtigt.

Neue AG: Die Rechnergestützte Molekularbiologie von Dr. Frank Noe ist inzwischen auch in unserer InVitroJobs-Arbeitsgruppenliste vertreten.

Quelle: http://www.innovations-report.de/html/berichte/biowissenschaften_chemie/weg_zelle_190514.html

Weitere Informationen: http://www.nature.com/nature/journal/v477/n7366/full/nature10369.html