Börsen Trading Sportwetten Selzer-McKenzie: Schwangerschaft und Entzündung - die Evolution Author Dr. D. Selzer-McKenzie Youtube: https://youtu.be/aXgRDRqvCSo Evolution von Schwangerschaft und Entzündung Fremde Zellen, die in das eigene Gewebe eindringen — dieser Angriff alarmiert im Säugetier Botenstoffe des Immunsystems. Die nach fol-gende Entzündungsreaktion sorgt dafür, dass die angegriffene Stelle besser durchblutet und durchlässiger für Immunzellen wird. Auch ein Embryo löst eine Immunantwort aus, sobald er sich an die Gebärmut¬terschleimhaut heftet. Vergleichende Untersuchungen der Genexpres¬sion im Uterus von Plazentatieren (Eutheria) und Beuteltieren (Marsu-pialia) zeigen, dass Plazentatiere den Entzündungsprozess vorteilhaft umkehren können. Die evolutiv ersten Säugetiere (Ur-säuger) vor 180 bis 150 Millionen Jahren legten wie die Reptilien Eier. Heute gilt das noch für die Kloaken-tiere (Monotremata), also Schnabel¬tier und Ameisenigel in Australien und Neuguinea. Bei den lebendgebä-renden Säugetieren gibt es rezent zwei verschiedene Zweige, die Beu-teltiere (Marsupialia) und die echten Säugetiere oder Plazentatiere (Euthe-ria). Beuteltiere haben noch viel mit Kloakentieren gemeinsam. Der Emb-ryo schlüpft schon im Mutterleib aus einem beschalten Ei und heftet sich oberflächlich an die Gebärmut-terschleimhaut (Endometrium). Die Tragzeit ist relativ kurz (14 Tage), es bildet sich allenfalls vorübergehend eine Plazenta, also ein Gewebe mit maternal-fetalen Interaktionen. Das junge Beuteltier wird im winzigen, unreifen Zustand geboren und dann noch lange an einer mütterlichen Zitze, oft in einer beutelartigen Hautfalte, mit Milch gesäugt. Bei Plazentatieren entwickelt sich dagegen aus der befruchteten Eizelle eine Blastozyste, deren Zellen nicht nur den Embryo hervorbrin¬gen, sondern auch eine schützende Hülle, den Trophoblasten. Diese äußere Zellschicht der Blastozyste ist das kennzeichnende Merkmal von Plazentatieren. Sie ermöglicht die Einnistung (Nidation) des Embryos in die Gebärmutterschleimhaut und bildet zusammen mit mütterlichem Gewebe die Plazenta. Die Plazenta versorgt Embryo bzw. Fetus vor der ABB. Die Spitzmausbeutelratte (Monodelphis domestica), ein süd-amerikanischer Beutelsäuger. Foto: Dawson (CC BY-SA 2.5). Geburt mit Nährstoffen und Sauer-stoff und ermöglicht dessen Wachs-tum und Entwicklung im Mutterleib. Die Tragzeit bei Plazentatieren ist relativ lang, bei der Geburt ist der Nachwuchs schon deutlich weiter entwickelt als bei Beuteltieren. Zu Beginn und am Ende einer Trächtigkeit gibt es trotz dieser Unterschiede auffallende Parallelen bei Beuteltieren und Plazentatieren. Griffith et al. verwendeten die Spitz-mausbeutelratte (Monodelphis do-mestica, Abbildung) als Modellorga-nismus für die Genexpression bei der Embryonalentwicklung von Beuteltieren. Sie verglichen das Transkriptom von nichtträchtigen, frühträchtigen und spätträchtigen Weibchen mit dem von Plazentatie-ren, einschließlich des Menschen. Schon der Kontakt von Embryo und Gebärmutterschleimhaut alarmiert offenbar das Immunsystem der Spitzmausbeutelratte, denn wegen der väterlichen Genanteile wird der Embryo zunächst als „fremd" er¬kannt und letztlich ausgetrieben. Diese Reaktion setzt ein, sobald sich die Eischale öffnet. Beim Muttertier werden verschiedene Gene akti¬viert, die mit Entzündung und Wundheilung zusammenhängen, wie die Botenstoffe Interleukin und Prostaglandin. Kennzeichnende Faktoren bei der vorübergehenden Anheftung bzw. Einnistung sind Wachstumsfaktoren wie HBEFG (Heparin-binding EGF-like growth factor) und Transmembranproteine wie Mucin 1 (MUC1) [1, 2]. Solche Entzündungsreaktionen entsprechen einer ursprünglichen Antwort auf fremde Zellen. Bei Säugetieren spie¬len sie eine paradoxe Rolle: Einer¬seits sind sie notwendig, um die Gewebslockerung und Blutgefäßbil-dung bei der Einrüstung zu fördern, andererseits lösen sie die Austrei¬bung und damit die Geburt des Embryos aus. Anders als bei Beutel-tieren sind bei Plazentatieren nach der Einnistung antientzündliche Vorgänge zwischengeschaltet, die eine vorzeitige Austreibung verhin¬dern und so eine Weiterentwicklung im Uterus ermöglichen. Die Entzün-dungsreaktion bei der embryonalen Anheftung vom Beuteltier ist homo-log zur Einnistungsreaktion von Plazentatieren, ihr fehlt aber deren Umschaltung auf eine anti-entzünd-liche Zwischenphase. Bedenkt man, dass 75 Prozent der Fehlgeburten beim Menschen das Ergebnis einer fehlerhaften Ein-nistung sind und diese auch bei der In-Vitro-Fertilisation als limitierender Faktor gilt, könnten diese Erkennt-nisse auch in der Geburtsmedizin weiterhelfen. weltweit verbreiteten Kieselalgen bis zu 80% der Trockensubstanz und Paramylon bis zu 50% bei Euglena -steht im Gegensatz zu ihrem gerin¬gen Bekanntheitsgrad. Die Erfor¬schung ihrer Biosynthese erhielt erst kürzlich Auftrieb durch die Sequen-zierung kompletter Genome, auch von Algen. Dadurch wurde es mög¬lich, in deren Erbgut nach Genen zu suchen, die Homologien zu den bekannten [3-1,3-Glucan-Synthasen aus Bakterien oder Pflanzen aufwei¬sen. Deren Funktion durch moleku¬larbiologische Methoden zu erhär¬ten, gelang kürzlich mehreren Arbeitsgruppen unabhängig vonein¬ander [2-4]. Dabei zeigten sich wei¬tere Parallelen zur Synthese struktur¬bildender Polysaccharide. Membranen als Nadelöhr Die Synthese der Speicher-Polysac-charide der Algen beginnt wie bei allen Glucanen mit der Aktivierung der Glucose durch Nukleotide. Im Fall der [3-1,3-Glucane und der [3-1,4-verknüpften Cellulose wird dabei UDP-Glucose gebildet, im Fall der Stärke dagegen ADP-Glucose. Das hohe Gruppenübertragungspotential der Glucose in den beiden Zucker-nukleotiden treibt die von Glucan-Synthasen katalysierte Polymerisa-tionsreaktion. Die Stärke wird inner-halb der Plastiden - also direkt im Speicherkompartiment - entweder von löslichen oder mit den Stärke-körnern assoziierten Synthasen ge-bildet. Im Gegensatz dazu sind die bislang bekannten [3-1,3-Glucan-Synthasen sowohl bei Pilzen als auch bei grünen Pflanzen Membran-proteine, die mit 16 (x-Helices die Membran mehrfach durchspannen. Diese Transmembran-Helices häufen sich am Amino- und Carboxytermi-nus der Polypeptidketten. Dazwi-schen liegen in einer großen, zum Cytosol hin orientierten hydrophilen Schleife die Bindungsstelle für UDP-Glucose und das aktive Zentrum des Enzyms. Diese Membrantopologie der Synthasen bildet die Basis für die Ausschleusung der Glucane Curdlan und Callose aus den Zellen: Das Substrat UDP-Glucose wird vom Cytosol her gebunden und auf das wachsende Polymer transferiert, das noch während der Synthese durch die Plasmamembran hindurch aus der Zelle geschoben wird. Ein konserviertes Syntheseprinzip ... Vergleichbares gilt für die Biosynthe¬se des 13-1,4-Glucans Cellulose, die sowohl bei Pflanzen als auch bei Prokaryonten an der Zellmembran erfolgt. Die Cellulose-Synthasen der Pflanzen, die mit acht Transmemb-ran-Helices in der Membran veran¬kert sind, bilden dort Oligomere aus 18 bis 36 radiärsymmetrisch angeord-neten Untereinheiten, die wie eine Spinndrüse ein Bündel von 13-1,4-Glucan-Ketten durch die Zellmem-bran hindurch schieben. Getrieben durch die Verlängerung des Glucans wandern die Cellulose-Synthasen dabei entlang von Mikrotubuli des kortikalen Cytoskeletts. Dadurch richten sich die Cellulose-Bündel parallel zur Plasmamembran aus und werden als Cellulosefasern in die Zellwand integriert [5]. Wie das wachsende Glucan die Plasmamemb-ran durchqueren kann, zeigt ein durch Röntgenstrukturanalyse abge¬leitetes Modell der strukturverwand¬ten bakteriellen Cellulose-Synthase. Bei dieser bilden sechs der acht Transmembran-Helices eine Pore für den Durchtritt des Polymers [6]. Im Genom der Kieselalge Phaeo-dactylum tricornutum fand sich nur ein einziges Kandidatengen mit zu den bekannten 13-1,3-Glucan-Syn-thasen vergleichbarer Struktur. Das vorhergesagte Protein hat sogar 23 Transmembran-Helices, die mehr-heitlich am Aminoterminus lokalisiert sind. Durch RNA-Interferenz konnte das Gen zwar nicht komplett ausge-schaltet, aber seine Expression so stark verringert werden, dass ein wesentlicher Rückgang der Chrysola-minaran-Synthese offensichtlich wur-de. Weiterhin gelang durch rekombi-nante Expression als Fusionsprotein mit dem Grün Fluoreszierenden Pro-tein (GFP) der Nachweis, dass das Enzym in die Vakuolenmembran eingebaut wird (Abbildung 2). Damit sehen die Forscher die Identität der Chrysolaminaran-Synthase bestätigt und folgern, dass in Analogie zur Curdian- und Callose-Synthese an der Plasmamembran das Chrysolami-naran der Kieselalgen an der Vakuo-lenmembran synthetisiert und wäh-rend der Synthese vom Enzym durch die Membran hindurch geschoben wird [1]. Auch zwei 13-1,6- Transglycolasen sind in der Vakuo-lenmembran lokalisiert und sorgen vermutlich für die Verzweigungen. ... aus dem Blickwinkel der Evolutionsbiologie Bei einer weiteren Kieselalge, Tha-lassiosira pseudonana, erwies sich ein Gen mit Homologie zu bekann¬ten 13-1,3-Glucan-Synthasen als not-wendig für die Chrysolaminaran-Synthese [2] und ein anderes bei Euglena gracilis für die Paramylon-Synthese [3]. Beide Gene kodieren Proteine mit der oben vorgestellten Membrantopologie. Die Paramylon-Synthese geschieht allerdings an einem größeren Proteinkomplex, bei dem die 13-1,3-Glucan-Synthase mit UDP-Glucose bindenden Unter-einheiten zusammenarbeitet [4]. Sequenzvergleiche sprechen dafür, dass die bekannten membranständi-gen ß-1,3-Glucan-Synthasen der Eukaryonten eine Proteinfamilie bilden, ungeachtet der unterschied-lichen Funktionen ihrer Produkte als Speicher- oder Strukturpolymere. Dabei stehen im molekularen Stammbaum die Vertreter der Kie-selalgen denen der Hefen näher als denen der Grünalgen und Landpflan-zen. Auch wenn die Raumstruktur der membranständigen13-1,3-Glucan-Synthasen noch nicht identifiziert ist, erscheint es naheliegend, dass der Transfer durch die Membran nach ähnlichem Prinzip wie bei der Cellulose-Synthese erfolgt.

Montag, 17. Dezember 2018

Schwangerschaft und Entzündung - die Evolution Author Dr. D. Selzer-McKenzie Youtube: https://youtu.be/aXgRDRqvCSo Evolution von Schwangerschaft und Entzündung Fremde Zellen, die in das eigene Gewebe eindringen — dieser Angriff alarmiert im Säugetier Botenstoffe des Immunsystems. Die nach fol-gende Entzündungsreaktion sorgt dafür, dass die angegriffene Stelle besser durchblutet und durchlässiger für Immunzellen wird. Auch ein Embryo löst eine Immunantwort aus, sobald er sich an die Gebärmut¬terschleimhaut heftet. Vergleichende Untersuchungen der Genexpres¬sion im Uterus von Plazentatieren (Eutheria) und Beuteltieren (Marsu-pialia) zeigen, dass Plazentatiere den Entzündungsprozess vorteilhaft umkehren können. Die evolutiv ersten Säugetiere (Ur-säuger) vor 180 bis 150 Millionen Jahren legten wie die Reptilien Eier. Heute gilt das noch für die Kloaken-tiere (Monotremata), also Schnabel¬tier und Ameisenigel in Australien und Neuguinea. Bei den lebendgebä-renden Säugetieren gibt es rezent zwei verschiedene Zweige, die Beu-teltiere (Marsupialia) und die echten Säugetiere oder Plazentatiere (Euthe-ria). Beuteltiere haben noch viel mit Kloakentieren gemeinsam. Der Emb-ryo schlüpft schon im Mutterleib aus einem beschalten Ei und heftet sich oberflächlich an die Gebärmut-terschleimhaut (Endometrium). Die Tragzeit ist relativ kurz (14 Tage), es bildet sich allenfalls vorübergehend eine Plazenta, also ein Gewebe mit maternal-fetalen Interaktionen. Das junge Beuteltier wird im winzigen, unreifen Zustand geboren und dann noch lange an einer mütterlichen Zitze, oft in einer beutelartigen Hautfalte, mit Milch gesäugt. Bei Plazentatieren entwickelt sich dagegen aus der befruchteten Eizelle eine Blastozyste, deren Zellen nicht nur den Embryo hervorbrin¬gen, sondern auch eine schützende Hülle, den Trophoblasten. Diese äußere Zellschicht der Blastozyste ist das kennzeichnende Merkmal von Plazentatieren. Sie ermöglicht die Einnistung (Nidation) des Embryos in die Gebärmutterschleimhaut und bildet zusammen mit mütterlichem Gewebe die Plazenta. Die Plazenta versorgt Embryo bzw. Fetus vor der ABB. Die Spitzmausbeutelratte (Monodelphis domestica), ein süd-amerikanischer Beutelsäuger. Foto: Dawson (CC BY-SA 2.5). Geburt mit Nährstoffen und Sauer-stoff und ermöglicht dessen Wachs-tum und Entwicklung im Mutterleib. Die Tragzeit bei Plazentatieren ist relativ lang, bei der Geburt ist der Nachwuchs schon deutlich weiter entwickelt als bei Beuteltieren. Zu Beginn und am Ende einer Trächtigkeit gibt es trotz dieser Unterschiede auffallende Parallelen bei Beuteltieren und Plazentatieren. Griffith et al. verwendeten die Spitz-mausbeutelratte (Monodelphis do-mestica, Abbildung) als Modellorga-nismus für die Genexpression bei der Embryonalentwicklung von Beuteltieren. Sie verglichen das Transkriptom von nichtträchtigen, frühträchtigen und spätträchtigen Weibchen mit dem von Plazentatie-ren, einschließlich des Menschen. Schon der Kontakt von Embryo und Gebärmutterschleimhaut alarmiert offenbar das Immunsystem der Spitzmausbeutelratte, denn wegen der väterlichen Genanteile wird der Embryo zunächst als „fremd" er¬kannt und letztlich ausgetrieben. Diese Reaktion setzt ein, sobald sich die Eischale öffnet. Beim Muttertier werden verschiedene Gene akti¬viert, die mit Entzündung und Wundheilung zusammenhängen, wie die Botenstoffe Interleukin und Prostaglandin. Kennzeichnende Faktoren bei der vorübergehenden Anheftung bzw. Einnistung sind Wachstumsfaktoren wie HBEFG (Heparin-binding EGF-like growth factor) und Transmembranproteine wie Mucin 1 (MUC1) [1, 2]. Solche Entzündungsreaktionen entsprechen einer ursprünglichen Antwort auf fremde Zellen. Bei Säugetieren spie¬len sie eine paradoxe Rolle: Einer¬seits sind sie notwendig, um die Gewebslockerung und Blutgefäßbil-dung bei der Einrüstung zu fördern, andererseits lösen sie die Austrei¬bung und damit die Geburt des Embryos aus. Anders als bei Beutel-tieren sind bei Plazentatieren nach der Einnistung antientzündliche Vorgänge zwischengeschaltet, die eine vorzeitige Austreibung verhin¬dern und so eine Weiterentwicklung im Uterus ermöglichen. Die Entzün-dungsreaktion bei der embryonalen Anheftung vom Beuteltier ist homo-log zur Einnistungsreaktion von Plazentatieren, ihr fehlt aber deren Umschaltung auf eine anti-entzünd-liche Zwischenphase. Bedenkt man, dass 75 Prozent der Fehlgeburten beim Menschen das Ergebnis einer fehlerhaften Ein-nistung sind und diese auch bei der In-Vitro-Fertilisation als limitierender Faktor gilt, könnten diese Erkennt-nisse auch in der Geburtsmedizin weiterhelfen. weltweit verbreiteten Kieselalgen bis zu 80% der Trockensubstanz und Paramylon bis zu 50% bei Euglena -steht im Gegensatz zu ihrem gerin¬gen Bekanntheitsgrad. Die Erfor¬schung ihrer Biosynthese erhielt erst kürzlich Auftrieb durch die Sequen-zierung kompletter Genome, auch von Algen. Dadurch wurde es mög¬lich, in deren Erbgut nach Genen zu suchen, die Homologien zu den bekannten [3-1,3-Glucan-Synthasen aus Bakterien oder Pflanzen aufwei¬sen. Deren Funktion durch moleku¬larbiologische Methoden zu erhär¬ten, gelang kürzlich mehreren Arbeitsgruppen unabhängig vonein¬ander [2-4]. Dabei zeigten sich wei¬tere Parallelen zur Synthese struktur¬bildender Polysaccharide. Membranen als Nadelöhr Die Synthese der Speicher-Polysac-charide der Algen beginnt wie bei allen Glucanen mit der Aktivierung der Glucose durch Nukleotide. Im Fall der [3-1,3-Glucane und der [3-1,4-verknüpften Cellulose wird dabei UDP-Glucose gebildet, im Fall der Stärke dagegen ADP-Glucose. Das hohe Gruppenübertragungspotential der Glucose in den beiden Zucker-nukleotiden treibt die von Glucan-Synthasen katalysierte Polymerisa-tionsreaktion. Die Stärke wird inner-halb der Plastiden - also direkt im Speicherkompartiment - entweder von löslichen oder mit den Stärke-körnern assoziierten Synthasen ge-bildet. Im Gegensatz dazu sind die bislang bekannten [3-1,3-Glucan-Synthasen sowohl bei Pilzen als auch bei grünen Pflanzen Membran-proteine, die mit 16 (x-Helices die Membran mehrfach durchspannen. Diese Transmembran-Helices häufen sich am Amino- und Carboxytermi-nus der Polypeptidketten. Dazwi-schen liegen in einer großen, zum Cytosol hin orientierten hydrophilen Schleife die Bindungsstelle für UDP-Glucose und das aktive Zentrum des Enzyms. Diese Membrantopologie der Synthasen bildet die Basis für die Ausschleusung der Glucane Curdlan und Callose aus den Zellen: Das Substrat UDP-Glucose wird vom Cytosol her gebunden und auf das wachsende Polymer transferiert, das noch während der Synthese durch die Plasmamembran hindurch aus der Zelle geschoben wird. Ein konserviertes Syntheseprinzip ... Vergleichbares gilt für die Biosynthe¬se des 13-1,4-Glucans Cellulose, die sowohl bei Pflanzen als auch bei Prokaryonten an der Zellmembran erfolgt. Die Cellulose-Synthasen der Pflanzen, die mit acht Transmemb-ran-Helices in der Membran veran¬kert sind, bilden dort Oligomere aus 18 bis 36 radiärsymmetrisch angeord-neten Untereinheiten, die wie eine Spinndrüse ein Bündel von 13-1,4-Glucan-Ketten durch die Zellmem-bran hindurch schieben. Getrieben durch die Verlängerung des Glucans wandern die Cellulose-Synthasen dabei entlang von Mikrotubuli des kortikalen Cytoskeletts. Dadurch richten sich die Cellulose-Bündel parallel zur Plasmamembran aus und werden als Cellulosefasern in die Zellwand integriert [5]. Wie das wachsende Glucan die Plasmamemb-ran durchqueren kann, zeigt ein durch Röntgenstrukturanalyse abge¬leitetes Modell der strukturverwand¬ten bakteriellen Cellulose-Synthase. Bei dieser bilden sechs der acht Transmembran-Helices eine Pore für den Durchtritt des Polymers [6]. Im Genom der Kieselalge Phaeo-dactylum tricornutum fand sich nur ein einziges Kandidatengen mit zu den bekannten 13-1,3-Glucan-Syn-thasen vergleichbarer Struktur. Das vorhergesagte Protein hat sogar 23 Transmembran-Helices, die mehr-heitlich am Aminoterminus lokalisiert sind. Durch RNA-Interferenz konnte das Gen zwar nicht komplett ausge-schaltet, aber seine Expression so stark verringert werden, dass ein wesentlicher Rückgang der Chrysola-minaran-Synthese offensichtlich wur-de. Weiterhin gelang durch rekombi-nante Expression als Fusionsprotein mit dem Grün Fluoreszierenden Pro-tein (GFP) der Nachweis, dass das Enzym in die Vakuolenmembran eingebaut wird (Abbildung 2). Damit sehen die Forscher die Identität der Chrysolaminaran-Synthase bestätigt und folgern, dass in Analogie zur Curdian- und Callose-Synthese an der Plasmamembran das Chrysolami-naran der Kieselalgen an der Vakuo-lenmembran synthetisiert und wäh-rend der Synthese vom Enzym durch die Membran hindurch geschoben wird [1]. Auch zwei 13-1,6- Transglycolasen sind in der Vakuo-lenmembran lokalisiert und sorgen vermutlich für die Verzweigungen. ... aus dem Blickwinkel der Evolutionsbiologie Bei einer weiteren Kieselalge, Tha-lassiosira pseudonana, erwies sich ein Gen mit Homologie zu bekann¬ten 13-1,3-Glucan-Synthasen als not-wendig für die Chrysolaminaran-Synthese [2] und ein anderes bei Euglena gracilis für die Paramylon-Synthese [3]. Beide Gene kodieren Proteine mit der oben vorgestellten Membrantopologie. Die Paramylon-Synthese geschieht allerdings an einem größeren Proteinkomplex, bei dem die 13-1,3-Glucan-Synthase mit UDP-Glucose bindenden Unter-einheiten zusammenarbeitet [4]. Sequenzvergleiche sprechen dafür, dass die bekannten membranständi-gen ß-1,3-Glucan-Synthasen der Eukaryonten eine Proteinfamilie bilden, ungeachtet der unterschied-lichen Funktionen ihrer Produkte als Speicher- oder Strukturpolymere. Dabei stehen im molekularen Stammbaum die Vertreter der Kie-selalgen denen der Hefen näher als denen der Grünalgen und Landpflan-zen. Auch wenn die Raumstruktur der membranständigen13-1,3-Glucan-Synthasen noch nicht identifiziert ist, erscheint es naheliegend, dass der Transfer durch die Membran nach ähnlichem Prinzip wie bei der Cellulose-Synthese erfolgt.

Schwangerschaft und Entzündung - die Evolution
Author Dr. D. Selzer-McKenzie
Youtube:
https://youtu.be/aXgRDRqvCSo
Evolution von Schwangerschaft und Entzündung
Fremde Zellen, die in das eigene Gewebe eindringen — dieser Angriff alarmiert im Säugetier Botenstoffe des Immunsystems. Die nach fol-gende Entzündungsreaktion sorgt dafür, dass die angegriffene Stelle besser durchblutet und durchlässiger für Immunzellen wird. Auch ein Embryo löst eine Immunantwort aus, sobald er sich an die Gebärmut¬terschleimhaut heftet. Vergleichende Untersuchungen der Genexpres¬sion im Uterus von Plazentatieren (Eutheria) und Beuteltieren (Marsu-pialia) zeigen, dass Plazentatiere den Entzündungsprozess vorteilhaft umkehren können.
Die evolutiv ersten Säugetiere (Ur-säuger) vor 180 bis 150 Millionen Jahren legten wie die Reptilien Eier. Heute gilt das noch für die Kloaken-tiere (Monotremata), also Schnabel¬tier und Ameisenigel in Australien und Neuguinea. Bei den lebendgebä-renden Säugetieren gibt es rezent zwei verschiedene Zweige, die Beu-teltiere (Marsupialia) und die echten Säugetiere oder Plazentatiere (Euthe-ria). Beuteltiere haben noch viel mit Kloakentieren gemeinsam. Der Emb-ryo schlüpft schon im Mutterleib aus einem beschalten Ei und heftet sich oberflächlich an die Gebärmut-terschleimhaut (Endometrium). Die Tragzeit ist relativ kurz (14 Tage), es bildet sich allenfalls vorübergehend eine Plazenta, also ein Gewebe mit maternal-fetalen Interaktionen. Das junge Beuteltier wird im winzigen, unreifen Zustand geboren und dann noch lange an einer mütterlichen Zitze, oft in einer beutelartigen Hautfalte, mit Milch gesäugt.
Bei Plazentatieren entwickelt sich dagegen aus der befruchteten Eizelle eine Blastozyste, deren Zellen nicht nur den Embryo hervorbrin¬gen, sondern auch eine schützende Hülle, den Trophoblasten. Diese äußere Zellschicht der Blastozyste ist das kennzeichnende Merkmal von Plazentatieren. Sie ermöglicht die Einnistung (Nidation) des Embryos in die Gebärmutterschleimhaut und bildet zusammen mit mütterlichem Gewebe die Plazenta. Die Plazenta versorgt Embryo bzw. Fetus vor der

ABB. Die Spitzmausbeutelratte (Monodelphis domestica), ein süd-amerikanischer Beutelsäuger. Foto: Dawson (CC BY-SA 2.5).
Geburt mit Nährstoffen und Sauer-stoff und ermöglicht dessen Wachs-tum und Entwicklung im Mutterleib. Die Tragzeit bei Plazentatieren ist relativ lang, bei der Geburt ist der Nachwuchs schon deutlich weiter entwickelt als bei Beuteltieren.
Zu Beginn und am Ende einer Trächtigkeit gibt es trotz dieser Unterschiede auffallende Parallelen bei Beuteltieren und Plazentatieren. Griffith et al. verwendeten die Spitz-mausbeutelratte (Monodelphis do-mestica, Abbildung) als Modellorga-nismus für die Genexpression bei der Embryonalentwicklung von Beuteltieren. Sie verglichen das Transkriptom von nichtträchtigen, frühträchtigen und spätträchtigen Weibchen mit dem von Plazentatie-ren, einschließlich des Menschen. Schon der Kontakt von Embryo und Gebärmutterschleimhaut alarmiert offenbar das Immunsystem der Spitzmausbeutelratte, denn wegen der väterlichen Genanteile wird der

Embryo zunächst als „fremd" er¬kannt und letztlich ausgetrieben. Diese Reaktion setzt ein, sobald sich die Eischale öffnet. Beim Muttertier werden verschiedene Gene akti¬viert, die mit Entzündung und Wundheilung zusammenhängen, wie die Botenstoffe Interleukin und Prostaglandin. Kennzeichnende Faktoren bei der vorübergehenden Anheftung bzw. Einnistung sind Wachstumsfaktoren wie HBEFG (Heparin-binding EGF-like growth factor) und Transmembranproteine wie Mucin 1 (MUC1) [1, 2]. Solche Entzündungsreaktionen entsprechen einer ursprünglichen Antwort auf fremde Zellen. Bei Säugetieren spie¬len sie eine paradoxe Rolle: Einer¬seits sind sie notwendig, um die Gewebslockerung und Blutgefäßbil-dung bei der Einrüstung zu fördern, andererseits lösen sie die Austrei¬bung und damit die Geburt des Embryos aus. Anders als bei Beutel-tieren sind bei Plazentatieren nach der Einnistung antientzündliche Vorgänge zwischengeschaltet, die eine vorzeitige Austreibung verhin¬dern und so eine Weiterentwicklung im Uterus ermöglichen. Die Entzün-dungsreaktion bei der embryonalen Anheftung vom Beuteltier ist homo-log zur Einnistungsreaktion von Plazentatieren, ihr fehlt aber deren Umschaltung auf eine anti-entzünd-liche Zwischenphase.
Bedenkt man, dass 75 Prozent der Fehlgeburten beim Menschen das Ergebnis einer fehlerhaften Ein-nistung sind und diese auch bei der In-Vitro-Fertilisation als limitierender Faktor gilt, könnten diese Erkennt-nisse auch in der Geburtsmedizin weiterhelfen.
weltweit verbreiteten Kieselalgen bis zu 80% der Trockensubstanz und Paramylon bis zu 50% bei Euglena -steht im Gegensatz zu ihrem gerin¬gen Bekanntheitsgrad. Die Erfor¬schung ihrer Biosynthese erhielt erst kürzlich Auftrieb durch die Sequen-zierung kompletter Genome, auch von Algen. Dadurch wurde es mög¬lich, in deren Erbgut nach Genen zu suchen, die Homologien zu den bekannten [3-1,3-Glucan-Synthasen aus Bakterien oder Pflanzen aufwei¬sen. Deren Funktion durch moleku¬larbiologische Methoden zu erhär¬ten, gelang kürzlich mehreren Arbeitsgruppen unabhängig vonein¬ander [2-4]. Dabei zeigten sich wei¬tere Parallelen zur Synthese struktur¬bildender Polysaccharide.
Membranen als Nadelöhr
Die Synthese der Speicher-Polysac-charide der Algen beginnt wie bei allen Glucanen mit der Aktivierung der Glucose durch Nukleotide. Im Fall der [3-1,3-Glucane und der [3-1,4-verknüpften Cellulose wird dabei

UDP-Glucose gebildet, im Fall der Stärke dagegen ADP-Glucose. Das hohe Gruppenübertragungspotential der Glucose in den beiden Zucker-nukleotiden treibt die von Glucan-Synthasen katalysierte Polymerisa-tionsreaktion. Die Stärke wird inner-halb der Plastiden - also direkt im Speicherkompartiment - entweder von löslichen oder mit den Stärke-körnern assoziierten Synthasen ge-bildet. Im Gegensatz dazu sind die bislang bekannten [3-1,3-Glucan-Synthasen sowohl bei Pilzen als auch bei grünen Pflanzen Membran-proteine, die mit 16 (x-Helices die Membran mehrfach durchspannen. Diese Transmembran-Helices häufen sich am Amino- und Carboxytermi-nus der Polypeptidketten. Dazwi-schen liegen in einer großen, zum Cytosol hin orientierten hydrophilen Schleife die Bindungsstelle für UDP-Glucose und das aktive Zentrum des Enzyms. Diese Membrantopologie der Synthasen bildet die Basis für die Ausschleusung der Glucane Curdlan und Callose aus den Zellen:

Das Substrat UDP-Glucose wird vom Cytosol her gebunden und auf das wachsende Polymer transferiert, das noch während der Synthese durch die Plasmamembran hindurch aus der Zelle geschoben wird.
Ein konserviertes
Syntheseprinzip ...
Vergleichbares gilt für die Biosynthe¬se des 13-1,4-Glucans Cellulose, die sowohl bei Pflanzen als auch bei Prokaryonten an der Zellmembran erfolgt. Die Cellulose-Synthasen der Pflanzen, die mit acht Transmemb-ran-Helices in der Membran veran¬kert sind, bilden dort Oligomere aus 18 bis 36 radiärsymmetrisch angeord-neten Untereinheiten, die wie eine Spinndrüse ein Bündel von 13-1,4-Glucan-Ketten durch die Zellmem-bran hindurch schieben. Getrieben durch die Verlängerung des Glucans wandern die Cellulose-Synthasen dabei entlang von Mikrotubuli des kortikalen Cytoskeletts. Dadurch richten sich die Cellulose-Bündel parallel zur Plasmamembran aus und werden als Cellulosefasern in die Zellwand integriert [5]. Wie das wachsende Glucan die Plasmamemb-ran durchqueren kann, zeigt ein durch Röntgenstrukturanalyse abge¬leitetes Modell der strukturverwand¬ten bakteriellen Cellulose-Synthase. Bei dieser bilden sechs der acht Transmembran-Helices eine Pore für den Durchtritt des Polymers [6].
Im Genom der Kieselalge Phaeo-dactylum tricornutum fand sich nur ein einziges Kandidatengen mit zu den bekannten 13-1,3-Glucan-Syn-thasen vergleichbarer Struktur. Das vorhergesagte Protein hat sogar 23 Transmembran-Helices, die mehr-heitlich am Aminoterminus lokalisiert sind. Durch RNA-Interferenz konnte das Gen zwar nicht komplett ausge-schaltet, aber seine Expression so stark verringert werden, dass ein wesentlicher Rückgang der Chrysola-minaran-Synthese offensichtlich wur-de. Weiterhin gelang durch rekombi-nante Expression als Fusionsprotein mit dem Grün Fluoreszierenden Pro-tein (GFP) der Nachweis, dass das
Enzym in die Vakuolenmembran eingebaut wird (Abbildung 2). Damit sehen die Forscher die Identität der Chrysolaminaran-Synthase bestätigt und folgern, dass in Analogie zur Curdian- und Callose-Synthese an der Plasmamembran das Chrysolami-naran der Kieselalgen an der Vakuo-lenmembran synthetisiert und wäh-rend der Synthese vom Enzym durch

die Membran hindurch geschoben wird [1]. Auch zwei 13-1,6-
Transglycolasen sind in der Vakuo-lenmembran lokalisiert und sorgen vermutlich für die Verzweigungen.
... aus dem Blickwinkel
der Evolutionsbiologie
Bei einer weiteren Kieselalge, Tha-lassiosira pseudonana, erwies sich ein Gen mit Homologie zu bekann¬ten 13-1,3-Glucan-Synthasen als not-wendig für die Chrysolaminaran-Synthese [2] und ein anderes bei Euglena gracilis für die Paramylon-Synthese [3]. Beide Gene kodieren Proteine mit der oben vorgestellten Membrantopologie. Die Paramylon-Synthese geschieht allerdings an einem größeren Proteinkomplex, bei dem die 13-1,3-Glucan-Synthase mit UDP-Glucose bindenden Unter-einheiten zusammenarbeitet [4]. Sequenzvergleiche sprechen dafür, dass die bekannten membranständi-gen ß-1,3-Glucan-Synthasen der Eukaryonten eine Proteinfamilie

bilden, ungeachtet der unterschied-lichen Funktionen ihrer Produkte als Speicher- oder Strukturpolymere. Dabei stehen im molekularen Stammbaum die Vertreter der Kie-selalgen denen der Hefen näher als denen der Grünalgen und Landpflan-zen. Auch wenn die Raumstruktur der membranständigen13-1,3-Glucan-Synthasen noch nicht identifiziert ist, erscheint es naheliegend, dass der Transfer durch die Membran nach ähnlichem Prinzip wie bei der Cellulose-Synthese erfolgt.