Nr. 25/29. November 2001
Vorfühlen - Wie Zellen ihren Weg finden
Zellen müssen in der Lage sein, miteinander zu kommunizieren,
um sich abzustimmen und auf ihre Umgebung reagieren zu können. Nur dann sind
sie in der Lage sich zu entwickeln, zu wandern, Bakterien und Viren zu
erkennen, Nervenverbindungen und Blutgefässe aufzubauen. Diese Prozesse sind
zum Beispiel für die Entwickung von Embryonen, für die Funktion des
Immunsystems, für die Wundheilung, die Entwicklung des Nervensystems und die
Blutgefäßbildung von Bedeutung. Ausgelöst werden sie von außerzellulären
chemischen Lockstoffen (Chemoattraktans). Zellen können diesen Lockstoffen
zielgerichtet folgen, was die
Fachsprache als Chemotaxis bezeichnet. Wie sie das bewerkstelligen?
“Alle lebenden Zellen können ihre Umgebung erfühlen", sagte Prof. Peter
Devreotes, Zellbiologe an der Johns Hopkins University in Baltimore (USA) auf
einem internationalen Kongress des Max-Delbrück-Centrums für Molekulare Medizin
(MDC) Berlin-Buch über “Zellwanderung in der Entwicklung von Organismen und bei
der Entstehung von Krankheiten” in Berlin am Donnerstag, den 29. November 2001.
In den vergangenen Jahren haben Wissenschaftler einige der Moleküle und Signalwege entdeckt, die in diesem Prozess des “zielgerichteten Vorfühlens” eingebunden sind. Für die Untersuchungen dieses Phänomens haben die Wissenschaftler Amöben genutzt, “da bei ihnen die Chemotaxis außerordentlich ausgeprägt ist”, wie Prof. Devreotes erläuterte. Auch weiße Blutzellen (Leukozyten) haben sie in diesem Zusammenhang erforscht, da diese Immunzellen zielgerichtet Eindringlinge erkennen müssen.
Laut Prof. Devreotes steuern so genannte G-Protein-gekoppelte Signalwege dieses zielgerichtete Vorfühlen in eukaryontischen Zellen (sie haben einen Zellkern und eine Zellmembran) wie den Leukozyten und den Amöben. Diese Signalwege spielen eine entscheidende Rolle bei der Signalübermittlung. G-Proteine werden wach, wenn ein Signal an die Rezeptoren der Zelloberfläche bindet und leiten es dann in das Innere der Zelle weiter.
Rezeptoren gleichmäßig auf der Zelloberfläche verteilt
Prof. Devreotes und seine Mitarbeiter entdeckten, dass die Rezeptoren sowie G-Protein-Untergruppen gleichmäßig auf der Zelle verteilt sind. Wie kann dann aber eine Zelle erkennen, aus welcher Richtung ein chemotaktisches Signal kommt und in welche Richtung sie wandern soll? Einen Teil der Antwort haben die Forscher in der Zellmembran gefunden. “Für eine kurze Zeit lösen die chemischen Signalstoffe das Erscheinen von Bindungsstellen für bestimmte Proteine auf der Innenseite der Zellmembran aus”, erläuterte Prof. Devreotes. Es wird angenommen, dass es sich bei diesen Bindungsstellen um spezifische, seltene Phospholipide handelt. Diese Lipide bilden ständig an der Innenseite der Zelle ein Konzentrationsgefälle aus, und zwar dort, wo sich an ihrer Außenstelle die höchste Menge des Lockstoffs befindet. “Die Zelle erfühlt die Richtung, in dem sie die Aktivität der Signalübertragungswege räumlich reguliert”.
Barbara Bachtler
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