Studie enthüllt den Mechanismus der Kommunikation innerhalb von Zellen

Emr Labs
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Gemäß einer Studie der Cornell Universität, die am 4. Februar 2011 in der Zeitschrift Cell veröffentlicht wurde, könnte ein einzigartiger Brückenbildungsprozess das Rätsel der Informationsübertragung innerhalb von Zellen lösen.

Forscher am Weill Institute for Cell and Molecular Biology der Cornell University haben enthüllt, wie bestimmte Signalmoleküle innerhalb der Zelle gesteuert werden.

Diese Signalmoleküle namens Phosphoinositid (PI)-Lipide sind eine Schlüsselkomponente der Plasmamembran, die jede Zelle umhüllt. PI-Lipide sind sind wichtige Übertragungswege für Prozesse wie Zellwachstum und Zellbildung, antworten auf extrazelluläre Signale und sind Transportwege in die Zelle hinein und heraus. Eine Fehlsteuerung von PI-Lipiden wird mit verschiedenen Krankheiten in Verbindung gebracht, wie zum Beispiel Krebs, Diabetes, Entwicklungsstörungen und neurodegenerativen Erkrankungen.

“Alle Erbkrankheiten hängen mit Defekten auf der Zellebene zusammen”, sagte Scott Emr, der Direktor des Weill Institutes und Chefautor der Abhandlung. “Es ist absolut unerlässlich, die grundlegenden Aspekte dieser Signalwege auf zellularer Basis zu verstehen, um Krankheiten wie Krebs verstehen und heilen zu können.”

Ähnlich wie bei einem Ein- und Ausschalter werden viele Aktionen in der Zelle, wie auch die Funktion des PI-Lipids, aktiviert, indem eine Phosphatgruppe sich an ein Protein oder Lipid anhängt (Phosphorylierung) oder eben durch das Entfernen einer Phosphatgruppe deaktiviert. Eine Gruppe von Enzymen namens Phosphatasen ist für das Entfernen der Phosphate zuständig.

“Vorangegangene Forschungen haben sich auf Enzyme namens Kinasen konzentriert, die Phosphate an Proteine oder Lipide anhängen (Einschalter). Wir jedoch haben die Alternative gewählt, dass die Phosphatasen (Ausschalter) eine ausschlaggebende Rolle bei der Regulierung wichtiger Signalwege spielen, die an der Oberfläche der Zelle stattfinden”, erklärte Chris Stefan, der leitende wissenschaftliche Mitarbeiter in Emrs Labor.

Die Wissenschaftler erforschten eine PI-Lipid-Phosphatase namens sac1, ein Enzym, das im endoplasmatischen Reticulum sitzt, einer Zellorganelle, die für die Synthese von Proteinen und Lipiden verantwortlich ist und die Kalzium-Signalgebung reguliert.

“Das Rätsel dabei war, wie sac1 im endoplasmatischen Reticulum die PI-Lipide in einem anderen, speziellen Membranbereich, der Plasmamembran, steuert.” so Stefan.

“Wir fanden heraus, dass eine bestimmte Proteinfamilie, die Osh-Proteine, zwischen den PI-Lipiden in der Plasmamembran und der Phosphatase sac1 im endoplasmtischen Reticulum molekulare Brücken ausbildet”, erklärte der Co-Autor und Abschlussstudent Andrew Manford.

Die Osh-Proteine spüren PI-Lipide auf und reagieren darauf mit der Bildung einer Art von Gerüst zwischen der Plasmamembran und dem endoplasmatischen Reticulum. So bilden sie die fehlende Bindung zwischen den beiden unterschiedlichen Membransystemen. Dies gestattet der sac1-Phosphatase, die PI-Lipide während der Kommunikation zwischen diesen beiden unterschiedlichen Zellbestandteilen auszuschalten.

Quelle: http://www.news.cornell.edu/stories/Feb11/EmrCell.html

(SOM)

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