{"id":7993,"date":"2015-01-26T15:05:50","date_gmt":"2015-01-26T14:05:50","guid":{"rendered":"http:\/\/www.h-its.org\/?p=7993"},"modified":"2019-06-06T11:21:44","modified_gmt":"2019-06-06T09:21:44","slug":"ausergewohnlich-elastisches-protein","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.h-its.org\/de\/2015\/01\/26\/ausergewohnlich-elastisches-protein\/","title":{"rendered":"Heidelberger Forscher finden ein au\u00dfergew\u00f6hnlich elastisches Protein"},"content":{"rendered":"\n

Ein au\u00dfergew\u00f6hnlich elastisches Protein haben Wissenschaftler der Universit\u00e4t Heidelberg und des Heidelberger Instituts f\u00fcr Theoretische Studien (HITS) in einer der \u00e4ltesten Tiergruppen der Welt, den mehr als 600 Millionen Jahre alten Nesseltieren, entdeckt. Es ist Teil des \u201eWaffensystems\u201c, mit dem die Cnidaria eine Art Harpune mit extrem hoher Geschwindigkeit aus ihrem K\u00f6rper herausschleudern k\u00f6nnen. Der Fund des bislang unbekannten Proteins beim S\u00fc\u00dfwasserpolypen Hydra weist darauf hin, dass der molekulare Mechanismus der Elastizit\u00e4t seinen Ursprung bei den Nesseltieren haben k\u00f6nnte und zum Abschuss einer t\u00f6dlichen Waffe entstanden ist. Da es in seiner Aminos\u00e4urensequenz gro\u00dfe \u00c4hnlichkeit mit dem Spidroin der Spinnenseide aufweist, haben die Forscher vom Centre for Organismal Studies diesem elastischen Protein den Namen Cnidoin gegeben. Die Forschungsergebnisse wurden in der Fachzeitschrift \u201eBMC Biology\u201c ver\u00f6ffentlicht.<\/strong><\/p>\n\n\n\n

Elastische Proteine wurden im Laufe der Evolution in ganz unterschiedlichen Tierst\u00e4mmen entwickelt und erf\u00fcllen oft hoch spezialisierte biologische Funktionen wie zum Beispiel das Elastin in den Lungenbl\u00e4schen h\u00f6herer Wirbeltiere, das Resilin in den Fl\u00fcgelgelenken von Insekten oder das Spidroin in den F\u00e4den der Spinnenseide. Sie verleihen den jeweiligen Geweben mechanische Eigenschaften, die weit \u00fcber denen k\u00fcnstlicher Materialien liegen. Als gemeinsames Merkmal besitzen diese Proteine \u2013 sogenannte Elastomere \u2013 strukturell ungeordnete, sich wiederholende Proteinsequenzen, die bei Streckung des Molek\u00fcls Energie speichern, um diese nach Entlastung in Form einer Bewegung abgeben zu k\u00f6nnen. Diese Bewegungen k\u00f6nnen rhythmisch wiederkehrend sein wie in unseren herznahen Blutgef\u00e4\u00dfen. Oder es handelt sich um einzelne, explosionsartige Bewegungen wie beim Sprung eines Grash\u00fcpfers.<\/p>\n\n\n\n

Das Wissenschaftlerteam um Privatdozent Dr. Suat \u00d6zbek und Prof. Dr. Thomas Holstein vom Centre for Organismal Studies (COS) konnte mit seinen Untersuchungen am S\u00fc\u00dfwasserpolypen Hydra zeigen, dass das Cnidoin Teil des Cnidaria-Waffensystems \u2013 der Nesselkapseln \u2013 ist. Diese Organellen dienen Quallen, Korallen und Seeanemonen zum Beutefang und zur Abwehr von Feinden. Bei ihrer Ber\u00fchrung wird innerhalb von Nanosekunden aus dem Innern einer solchen unter hohem Druck stehenden Kapsel ein Schlauch wie eine Harpune herausgeschleudert. Bei dem \u201eAbschie\u00dfen\u201c dieses Nesselfadens handelt es sich um einen der schnellsten im Tierreich bekannten Prozesse. An der Spitze mit einer Art Stilett versehen, werden durch den Nesselfaden Gifte injiziert, die den Angreifer oder das Beutetier innerhalb von Sekunden l\u00e4hmen oder t\u00f6ten. \u201eDas Cnidoin ist dabei Bestandteil der Kapselwand, die vor der Entladung und dem Abschuss der ,Harpune\u2018 elastisch gedehnt ist\u201c, so Dr. \u00d6zbek.<\/p>\n\n\n\n

\"Frauke<\/a>
Prof. Dr. Frauke Gr\u00e4ter, Leiterin der Gruppe Molecular Biomechanics (MBM) am HITS<\/figcaption><\/figure><\/div>\n\n\n\n

Gemeinsam mit weiteren Forschern in Heidelberg und M\u00fcnchen haben die COS-Wissenschaftler die biomechanischen Eigenschaften des Cnidoins untersucht. Dazu wurden Kraftmessungen an Einzelmolek\u00fclen sowie Computersimulationen durchgef\u00fchrt. Die besonderen Eigenschaften des elastischen Proteins sind wesentlich verantwortlich f\u00fcr die enorme Beschleunigung der \u201eHarpunenspitze\u201c, die w\u00e4hrend des Entladungsprozesses auftritt und nach Angaben von Dr. \u00d6zbek f\u00fcnfmillionenfach so hoch ist wie die Erdbeschleunigung. \u201eDie Cnidoin-Eigenschaften sind vergleichbar mit denen anderer Elastomere. Das Cnidoin weist aber vermutlich durch starke Kreuzvernetzung zu einer dichten Kapselwandstruktur einen ungew\u00f6hnlich schnellen R\u00fccksto\u00df auf.\u201c<\/p>\n\n\n\n

Wie der Wissenschaftler betont, ist der molekulare Mechanismus der Elastizit\u00e4t im Tierreich mehrfach unabh\u00e4ngig voneinander entstanden. \u201eCnidoin ist allerdings das evolutiv \u00e4lteste elastische Protein, das bisher beschrieben wurde\u201c, so Suat \u00d6zbek. \u201eDaher gehen wir davon aus, dass eben diese Elastizit\u00e4t ihren Ursprung bei den Cnidaria hat und sich hier als Teil des beschriebenen ,Waffensystems\u2018 entwickelt hat.\u201c<\/p>\n\n\n\n

An den Forschungsarbeiten waren Prof Dr. Wolfgang Petrich vom Kirchhoff-Instituts f\u00fcr Physik der Universit\u00e4t Heidelberg sowie Prof. Dr. Frauke Gr\u00e4ter und Dr. Davide Mercadante<\/a> vom Heidelberger Institut f\u00fcr Theoretische Studien (HITS) beteiligt. Au\u00dferdem hat daran der Physiker Dr. Martin Benoit von der Ludwig-Maximilians-Universit\u00e4t M\u00fcnchen mitgewirkt.<\/p>\n\n\n\n

Originalpublikation:<\/strong>
A. Beckmann, S. Xiao, J.P. M\u00fcller, D. Mercadante, T. N\u00fcchter, N. Kr\u00f6ger, F. Langhojer, W. Petrich, T.W. Holstein, M. Benoit, F. Gr\u00e4ter and S. \u00d6zbek: A Fast Recoiling Silk-like Elastomer Facilitates Nanosecond Nematocyst Discharge, BMC Biology.2015, 13:3 (16 January 2015), doi: 10.1186\/s12915-014-0113-1<\/p>\n\n\n\n

Pressekontakt:<\/strong>
Dr. Peter Saueressig
Leiter Presse- und \u00d6ffentlichkeitsarbeit
Heidelberg Institute for Theoretical Studies (HITS)
Phone: +49-6221-533245
Peter.saueressig@h-its.org
www.h-its.org<\/a>
Twitter: @HITStudies<\/a><\/p>\n\n\n\n

Wissenschaftlicher Kontakt:<\/strong>
Privatdozent Dr. Suat \u00d6zbek
Centre for Organismal Studies
Telefon (06221) 54-5638
suat.oezbek@cos.uni-heidelberg.de<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

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