Und die Membrantür öffnet sich

News: Und die Membrantür öffnet sich

In einer eukaryontischen Zelle bewegen sich etliche losgelöste Zellkompartimente als kleine gefüllte Bläschen umher, wobei jedes spezielle Umgebungsbedingungen bereitstellt - etwa für abbauende Prozesse. Wollen sich zwei Blasen vereinigen, sollten nach bislang gültiger Meinung die Membranen beider Vesikel, an einem Punkt beginnend, verschmelzen. Doch nun bringt es ein Farbfilm ans Licht: An einer Stelle in der Membran öffnet sich plötzlich eine Tür und lässt aus zwei eins werden.

Dagmar Knopf

Eine eukaryontische Zelle ist wie ein Haus mit vielen Zimmern. Sie bietet durch Membranen vom Zellmedium getrennte Räume an, in denen ganz andere Bedingungen als im Zellplasma herrschen können. Die so genannten Kompartimente entstehen etwa bei dem Vorgang der Endocytose, wenn Botenstoffe von außen auf die Zelle treffen, dort an ihren passenden Rezeptor binden und das betroffene Stück Zellmembran mitsamt Rezeptor und Botenstoff ins Zellinnere abgeschnürt wird. Als gefülltes Bläschen macht es sich dann auf den Weg – in diesem Fall zum Zellkern. Die Aufgaben, die solche Kompartimente übernehmen, sind vielfältig.

Wollen zwei Vesikel der gleichen Art miteinander verschmelzen, galt bislang die Überzeugung, dass sich die Bläschen aneinander legen und ihre Membranen zusammenfließen. Ein Irrglaube, wie ein Film der Arbeitsgruppe um William Wickner von der Dartmouth Medical School nun enthüllte. Da die meisten Zellkompartimente selbst für ein starkes Lichtmikroskop noch zu klein sind, wandte sich das Team der wesentlich größeren, und deshalb auch besser aufzuspürenden Vakuole der Bäckerhefe Saccharomyces cerevisiae zu.

Die Fusion zweier Membranen verläuft kaskadenförmig, wobei verschiedene Proteine jeden einzelnen Schritt des Prozesses genau definieren. Dank verbesserter genetischer Techniken gelang es den Biochemikern, die katalysierenden Enzyme mit einem grünen Fluoreszenzfarbstoff zu versehen. So konnten sie die Proteine immer im Auge behalten und genau beobachten, wie zwei Vakuolen in der Hefe miteinander verschmolzen. Ein spezielles Mikroskop ermöglichte ihnen, die farbige Aktion sogar auf Film zu bannen.

"Wir sehen, dass Hefevakuolen durch einen anderen einleitenden Mechanismus fusionieren, als wir postuliert hatten", beschreibt Wickner den farbigen Tathergang. Statt einer erwarteten vollständigen Scheidewand zwischen beiden Bläschen, die ein Zusammenfließen beider Vakuolen bei ihrem Öffnen ermöglicht, indem sie sich auflöst, gleicht die Membran mehr einer Tür, die aufschwingt und so aus zwei Vakuolen eine macht. Diese abnehmbare Tür bleibt sogar intakt, wenn sich der Inhalt beider Bläschen vereinigt.

"Je mehr wir verstehen, wie solche Fusionsereignisse ablaufen, desto eher können wir sie steuern", legt Wickner dar. Da menschliche und Hefeproteine in vielen Punkten ähnlich sind, lassen sich die in der Hefe beobachteten Prozesse wahrscheinlich recht gut auf den Menschen übertragen. Besonders interessant ist hierbei, dass die Fusionsproteine auch in der Botenübermittlung im Gehirn und der Insulinausschüttung im Pankreas beteiligt sind. Das Verständnis des Verschmelzungsvorgangs soll auch zur Aufklärung der anderen Aufgaben dienen, und letztendlich zur Behandlung und Vorbeugung entsprechender Krankheiten beitragen.