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Zellbiologie: Wozu 'gute' Prionen dienen

Nehmen Prionen eine falsche Struktur an, verursachen sie tödliche Krankheiten wie das Creutzfeldt-Jakob-Syndrom beim Menschen oder den Rinderwahnsinn (BSE). Was aber ist eigentlich die Aufgabe der normalen, korrekt gefalteten Exemplare? Das blieb jahrzehntelang unklar. Nun konnten Wissenschaftler um Edward Málaga-Trillo von der Universität Konstanz beim Zebrafisch einen Hinweis darauf finden.

Wie der Mensch besitzt dieser Fisch seine eigenen Prionen, kodiert allerdings von zwei Genen. PrP-1 ist besonders im frühen Embryonalstadium aktiv. PrP-2 wird dagegen erst später bei der Entwicklung des Nervensystems hochreguliert. Schalteten die Forscher PrP-1 aus, verharrte der Zebrafischembryo im Stadium der Gastrulation, in der die Zellen sich noch nicht auf bestimmte Aufgaben spezialisiert haben. Ohne funktionstüchtiges PrP-2 erreichten die Jungen zwar das Larvenstadium, zeigten jedoch massive Deformationen des Gehirns und der Augen.

Verteilung der Cadherine | Regulation der Cadherin vermittelten Zellkommunikation durch PrP-1: Die Verteilung der Cadherine entlang der Membran sowie das Actin-Cytoskelett, an das sich die Cadherine innerhalb der Zelle heften, erscheint ohne Prionen unorganisiert.
Bei genauen Untersuchungen fanden Málaga-Trillo und seine Kollegen die Prionen überwiegend – oder im Fall von PrP-1 sogar ausschließlich – auf der Zelloberfläche in Regionen mit Zell-Zell-Kontakt. Daraus schlossen sie, dass die sich entwickelnden Zellen ohne die Eiweißstoffe keine Aggregate bilden und Signale austauschen können. Tatsächlich fand sich bei prionenlosen Zellen eine abnormale Verteilung von Cadherinen. Dies sind von Calciumionen abhängige transmembrane Glykoproteine, die Zellkontakte in verschiedenen Geweben bewirken. Außerhalb der prionenlosen Zellen gab es zu wenige davon, während sie im Zellinnern in hoher Konzentration in unausgereiftem Zustand vorlagen. Demnach scheint die Aufgabe der Prionen darin zu bestehen, für die Reifung der Cadherine und/oder ihren Transport zur Zelloberfläche zu sorgen.

Sandra Czaja

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