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News: Treffpunkte in der Zelle

Haben Sie schon einmal versucht, in einem belebten Saal eine bestimmte Person zu treffen? Sicherlich überließen Sie dies nicht dem Zufall, sondern haben sich an einem festen Ort miteinander verabredet. Ganz ähnlich verhalten sich Moleküle, die innerhalb einer Zelle miteinander reagieren sollen. Die Anordnung von Reaktionspartnern in einem gemeinsamen Raum ist eine entscheidende Voraussetzung für den Ablauf bestimmter Reaktionen.
In der Ausgabe vom 19. Februar 1999 des Journal of Biological Chemistry beschreibt Enno Klußmann vom Forschungsinstitut für Molekulare Pharmakologie (FMP), daß die Verankerung des Enzyms Proteinkinase A (PKA) in unmittelbarer Nachbarschaft zu seinem Substrat eine wichtige Voraussetzung für die Funktion des Substrates ist (Abstract).

Klußmann und seine Mitarbeiter beschäftigen sich mit der Umverteilung des Wasserkanals Aquaporin-2 aus dem Inneren der Zelle in die Plasmamembran. Dieser Vorgang wird durch das antidiuretische Hormon Vasopressin ausgelöst, welches für den Wasserhaushalt des Organismus verantwortlich ist. Bei Wassermangel wird Vasopressin vom Gehirn ins Blut entlassen, gelangt zu den Nierenzellen und setzt eine Reaktionskette in Gang, an deren Ende die Phosphorylierung und die sich anschließende Verlagerung der Wasserkanal-Moleküle in die äußere Plasmamembran stehen. So kann Wasser aus einer Vorstufe des Urins durch Poren in der Mitte der Wasserkanäle zurück in die Zelle, d.h. den Organismus fließen. Störungen dieses Mechanismus äußern sich in Form einer schweren Nierenfunktionsstörung, dem Diabetes insipidus.

Proteinkinasen aktivieren oder deaktivieren Proteine durch die Übertragung von Phosphatgruppen. In dem untersuchten System werden Wasserkanäle – tunnelförmige Proteine, die sich innerhalb der Zelle in kleinen Bläschen (Vesikeln) befinden – auf diese Weise aktiviert. Daraufhin wandern sie in die Außenwand der Zelle, die Plasmamembran. Der Wissenschaftler ging davon aus, daß die PKA durch winzige Ankermoleküle, die AKAPs (A Kinase Anchoring Proteins), in der Nähe ihrer Substrate festgehalten wird. Nur so kann sichergestellt werden, daß bei einer Aktivierung des Enzyms auch tatsächlich genügend Wasserkanäle als Reaktionspartner zu finden sind. Durch Ausschalten der Ankerfunktion der AKAPs verhinderten Klußmann und seine Kollegen die Kompartimentierung der PKA in der Nähe der Wasserkanäle. Diese konnten demzufolge nur noch bei einem zufälligen (und entsprechend seltenen) Aufeinandertreffen miteinander reagieren. Die Ergebnisse ihrer Untersuchungen lassen eine allgemeingültige Funktion der AKAPs bei der Vermittlung bestimmter Zellreaktionen (Exozytose-Vorgänge) vermuten.

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