Zelluläre Logistik
Transportprozesse zwischen Zellkern und Zytoplasma sind lebensnotwendig für sämtliche eukaroytischen Lebewesen. Durch diese Transportprozesse werden der Zellkern mit Proteinen und das Zytoplasma mit tRNAs, mRNAs sowie Ribosomen versorgt. Sämtlicher Kern-Transport erfolgt durch Kernporenkomplexe, die als hochselektive "Schleusen" zwischen den beiden Kompartimenten angesehen werden können. Kernporen sind sehr permeabel für kleine Moleküle. Makromoleküle können die Kernporen aber nur effektiv passieren, wenn sie zuvor von Importinen bzw. Exportinen als Import- bzw. Exportsubstrate erkannt wurden.
Die wesentlichste Fragestellung der Abteilung ist die Frage, warum Kernporen einerseits eine strikte Barriere darstellen, die ein Vermischen von Kerninhalt und Zytoplasma verhindert, aber andererseits selbst sehr große Importin- und Exportin-Komplexe so schnell passieren lässt, dass die Diffusion zu den Poren geschwindigkeitsbestimmend wird. Im Zentrum dieses Phänomens steht die Permeabilitätsbarriere der Kernpore, deren bisher einzigartigen Eigenschaften wir durch eine Kombination von biochemischen, biophysikalischen und physiko-chemischen Methoden untersuchen. Darüber hinaus beschäftigen uns die Fragen, wie Importine und Exportine ihre Transportsubstrate erkennen und von den ≈30.000 anderen Proteinen einer Zelle unterscheiden und wie Kernporenkomplexe in die Doppelmembran der Kernhülle eingebaut werden.
Pressemitteilungen & Neues aus der Forschung
Über eine Million Menschen stecken sich jährlich mit dem AIDS-Virus HIV an. Um eine Wirtszelle zu infizieren und sich zu vermehren, muss das Virus sein Erbgut in den Zellkern schleusen und in ein Chromosom einbauen. Teams um Dirk Görlich sowie Thomas Schwartz vom MIT haben jetzt entdeckt, dass sich das Kapsid des Virus zu einem molekularen Transporter entwickelt hat. Dieser kann eine zentrale Verteidigungslinie des Zellkerns direkt durchqueren, die sonst vor eindringenden Viren schützt.
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Die Louis-Jeantet-Stiftung ehrt unseren Direktor für die Entdeckung einer besonderen Form biologischer Materie, die als hochselektive Barriere zentrale Transportwege in der Zelle maßgeblich kontrolliert. Er habe bahnbrechende Beiträge zu unserem Verständnis der Prozesse geleistet, durch die Makromoleküle in den Zellkern hinein und aus ihm heraus transportiert werden, so die Stiftung.
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Logistik auf kleinstem Raum: Transportprozesse zwischen Zellkern und ZytoplasmaDer Zellkern verfügt über keine eigene Proteinsynthese, sondern importiert alle benötigten Proteine aus dem Zytosol. Umgekehrt versorgt er das Zytosol mit Ribosomen, mRNAs und tRNAs. Sämtlicher Kern-Zytoplasma-Transport wird durch die Permeabilitätsbarriere der Kernporen kontrolliert. Diese Permeabilitätsbarriere ist ein „intelligentes“ Hydrogel mit erstaunlichen Materialeigenschaften. Es unterdrückt den Durchtritt von inerten Makromolekülen, erlaubt aber einen bis zu 20.000fach schnelleren Einstrom derselben Moleküle, wenn diese an einen passenden Kern-Transport-Rezeptor gebunden sind.
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