News: Abgekoppelt
In der Zelle herrscht rege Betriebsamkeit: Ständig flitzen ihre inneren Bestandteile - die Organellen - hin und her und werden schließlich an der richtigen Stelle positioniert. Wie funktioniert dieses innere Transportsystem?
© Brian Getting, Lois Weisman, University of Iowa (Ausschnitt)
Als der englische Physiker Robert Hooke im 17. Jahrhundert mit seinem selbst gebastelten Mikroskop im Flaschenkork winzige Hohlräume sah und ihnen den Namen cellulae (lat.: Kämmerchen) gab, ahnte er wohl noch nicht, dass er einen grundlegenden Baustein des Lebens entdeckt hatte. Schließlich zeichneten sich seine toten Zellen durch gähnende Leere aus.
Doch das lateinische Wort cella steht auch für 'Behältnis', und in der Tat ist jede lebende Zelle vollgestopft mit unterschiedlichsten Bauteilen, jeweils spezialisiert auf eine bestimmte Aufgabe: Da gibt es kleine Hohlräume, Vakuolen genannt, die als Abfallbehälter dienen, Mitochondrien, welche die Energieversorgung sicherstellen, Lysosomen als Verdauungsapparate, bei Pflanzenzellen auch noch Chloroplasten als Sonnenkollektoren und – nicht zuletzt – einen Zellkern mit der Erbinformation.
All diese 'Organe' – die Zellorganellen – wollen zur richtigen Zeit am richtigen Ort eingesetzt sein. Insbesondere, wenn sich die Zelle teilt, müssen auch die Organellen neu sortiert werden, und manche Organellen, wie Mitochondrien und Chloroplasten, können sich auch selbst teilen, wodurch die Sache zusätzlich kompliziert wird. Die Organellen schwimmen daher nicht ziellos in der Zelle hin und her, sondern sind an ein zellinternes Transportsystem gekoppelt, das sie schnell und zielsicher zu ihrer Wirkungsstätte bringt.
Grundlage dieses Transportsystems – sozusagen die Schienen – sind röhrenförmige Strukturen, die Mikrotubuli. Sie stabilisieren einerseits die innere Struktur der Zelle, dienen also als Cytoskelett, andererseits können die Organellen an diesen Schienen entlang gleiten und damit zum Ort des Geschehens transportiert werden. Vermittelt wird dieses Gleiten durch bestimmte Eiweißstoffe, die als Motorproteine die Bewegung antreiben.
Über Einzelheiten, wie die Zellorganellen an die Motorproteine an- und wieder abgekuppelt werden, möchten Forscher natürlich mehr wissen. Auch die Arbeitsgruppe von Lois Weisman von der University of Iowa ist schon länger hinter dem Geheimnis des Organellentransports her. Zusammen mit ihrem Postdoktoranden Fusheng Tang und anderen Kollegen konnte die Wissenschaftlerin jetzt ein neues Puzzlesteinchen aufspüren.
Die Forscher arbeiteten mit Hefemutanten, bei denen unterschiedliche Elemente des Transportsystems gestört waren. Dabei entdeckten sie ein Protein, dem sie den Namen Vac17p gaben. Und dieses Protein – besser gesagt sein Auf- und Abbau – scheint entscheidend für den Mechanismus zu sein: Zunächst stellt es die Verbindung zwischen der Organelle, in diesem Fall einer Vakuole, und dem Motorprotein her. Die Vakuole gleitet dann – angetrieben durch das Motorprotein – an den Mikrotubuli entlang, bis sie ihr Ziel erreicht hat. Hier hat Vac17p seine Schuldigkeit getan – es wird abgebaut.
Dieses ständige Werden und Vergehen von Vac17p regelt, so vermuten die Forscher, den Organellenverkehr und sichert die korrekte Zustellung des Transportguts. Denn bei Mutanten, bei denen sich das Protein dem Abbau widersetzte, waren die Vakuolen zwar munter unterwegs, erreichten aber niemals ihr Ziel. Die Transportbehälter wurden schlichtweg nicht abgekoppelt.
Doch das lateinische Wort cella steht auch für 'Behältnis', und in der Tat ist jede lebende Zelle vollgestopft mit unterschiedlichsten Bauteilen, jeweils spezialisiert auf eine bestimmte Aufgabe: Da gibt es kleine Hohlräume, Vakuolen genannt, die als Abfallbehälter dienen, Mitochondrien, welche die Energieversorgung sicherstellen, Lysosomen als Verdauungsapparate, bei Pflanzenzellen auch noch Chloroplasten als Sonnenkollektoren und – nicht zuletzt – einen Zellkern mit der Erbinformation.
All diese 'Organe' – die Zellorganellen – wollen zur richtigen Zeit am richtigen Ort eingesetzt sein. Insbesondere, wenn sich die Zelle teilt, müssen auch die Organellen neu sortiert werden, und manche Organellen, wie Mitochondrien und Chloroplasten, können sich auch selbst teilen, wodurch die Sache zusätzlich kompliziert wird. Die Organellen schwimmen daher nicht ziellos in der Zelle hin und her, sondern sind an ein zellinternes Transportsystem gekoppelt, das sie schnell und zielsicher zu ihrer Wirkungsstätte bringt.
Grundlage dieses Transportsystems – sozusagen die Schienen – sind röhrenförmige Strukturen, die Mikrotubuli. Sie stabilisieren einerseits die innere Struktur der Zelle, dienen also als Cytoskelett, andererseits können die Organellen an diesen Schienen entlang gleiten und damit zum Ort des Geschehens transportiert werden. Vermittelt wird dieses Gleiten durch bestimmte Eiweißstoffe, die als Motorproteine die Bewegung antreiben.
Über Einzelheiten, wie die Zellorganellen an die Motorproteine an- und wieder abgekuppelt werden, möchten Forscher natürlich mehr wissen. Auch die Arbeitsgruppe von Lois Weisman von der University of Iowa ist schon länger hinter dem Geheimnis des Organellentransports her. Zusammen mit ihrem Postdoktoranden Fusheng Tang und anderen Kollegen konnte die Wissenschaftlerin jetzt ein neues Puzzlesteinchen aufspüren.
Die Forscher arbeiteten mit Hefemutanten, bei denen unterschiedliche Elemente des Transportsystems gestört waren. Dabei entdeckten sie ein Protein, dem sie den Namen Vac17p gaben. Und dieses Protein – besser gesagt sein Auf- und Abbau – scheint entscheidend für den Mechanismus zu sein: Zunächst stellt es die Verbindung zwischen der Organelle, in diesem Fall einer Vakuole, und dem Motorprotein her. Die Vakuole gleitet dann – angetrieben durch das Motorprotein – an den Mikrotubuli entlang, bis sie ihr Ziel erreicht hat. Hier hat Vac17p seine Schuldigkeit getan – es wird abgebaut.
Dieses ständige Werden und Vergehen von Vac17p regelt, so vermuten die Forscher, den Organellenverkehr und sichert die korrekte Zustellung des Transportguts. Denn bei Mutanten, bei denen sich das Protein dem Abbau widersetzte, waren die Vakuolen zwar munter unterwegs, erreichten aber niemals ihr Ziel. Die Transportbehälter wurden schlichtweg nicht abgekoppelt.
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