Rezeptoren: recyceln oder abbauen?

News: Rezeptoren: recyceln oder abbauen?

Während der Entwicklung mehrzelliger Organismen werden die Zellen mit Signalen aus ihrer Umgebung regelrecht bombardiert. Ob eine Zelle darauf reagiert, hängt von der Zusammensetzung ihrer Oberflächenproteine, den Rezeptoren, ab. Ein Protein, das darüber wacht, welche Rezeptoren ins Zellinnere wandern, markiert auch jene, die zum Abbau bestimmt sind. Indem die Zelle ihren Rezeptorbesatz reguliert, bestimmt sie, welche Signale sie empfangen kann und welche nicht.

Dagmar Knopf

Wie kleine Arme sitzen die Oberflächenproteine auf der äußeren Zellmembran und fischen aus ihrer unmittelbaren Umgebung Moleküle. Passen beide zusammen, wandern sie oft gemeinsam ins Zellinnere, indem sie einen kleinen Bereich der Zellmembran wie einen Mantel um sich schlingen – bekannt als Endocytose. Im Inneren der Zelle verschmelzen diese winzigen Bläschen mit anderen Vesikeln und erreichen schließlich eine stattliche Größe – das Endosom. Von diesem Kompartiment aus gelangen die Rezeptoren von Wachstumsfaktoren, ebenso wie andere Fracht, recycelt erneut an die Zellmembran. Oder sie wandern zu einem anderen Bläschen, dem Lysosom, wo ihnen die letzte Stunde schlägt: sie werden abgebaut.

Frühere Forschungsarbeiten an Hefen ließ die Beteiligung des Proteins Hrs an diesem Prozess vermuten, doch seine genaue Rolle war noch unklar. Diese offenbarte sich, als die Arbeitsgruppe um Hugo Bellen am Baylor College of Medicine Fliegenlarven ohne funktionstüchtiges Hrs-Protein bei ihrer Entwicklung beobachteten. Mit Hilfe eines Elektronenmikroskops enthüllten die Forscher den Weg einer markierten Flüssigkeit vom Magen in spezielle Zellen.

Ins Auge stachen die vergrößerten Endosomen bei mutierten Insekten im Vergleich zu Tieren mit normaler Proteinausstattung. Schuld an den aufgeblähten Vesikeln war der mangelnde Abtransport, der eigentlich durch so genannte multi-vesikuläre Körper vonstatten geht – spezielle Endosomen, die mit Fracht beladene Vesikel auf dem Weg zum Lysosom in sich tragen. Diese besonderen Bläschen sind essenziell, um Signale von Rezeptoren der Zellkommunikation wieder zu entfernen.

Außerdem waren die Rezeptoren für verschiedene Stoffe, wie den epidermalen Wachstumsfaktor, in den Hrs-armen Fliegen daueraktiv. Ohne das Hrs-Protein konnten sie nicht inaktiviert werden, und die Zelle empfing das Signal kontinuierlich. Wie das? Die Analyse des Proteins ergab, dass es sich an ein chemisches Schildchen heftet, das abzubauende Rezeptoren mit dem speziellen Hinweis für das Lysosom versah. Zieht Hrs den Rezeptor ins Vesikel, ist sein Ende somit besiegelt.

Interessant ist die Beobachtung besonders für die Krebsforschung. Viele Krebsarten könnten durch eine Überaktivität von Wachstumsfaktoren entstehen, da sie die Zellteilung positiv beeinflussen. Fehlt Hrs, werden die Rezeptoren nicht ins Lysosom geleitet, der Abbau unterbleibt und die Wachstumsinformation schießt übers Ziel hinaus. "Hrs sollte im Detail studiert werden. Nicht nur, um mögliche Mutation herauszufinden, die Krebs verursachen, sondern auch als Medikamentenziel", erhofft sich Bellen von seinen Ergebnissen.