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Medizin

14. Dezember 2015 Maligne Zellen entgehen Anoikis beispielsweise durch Einlagern von Mucinen

Bösartige Zellen können durch Einlagerung stark glycosylierter Proteine (z.B. Mucine) in die Plasmamembran einen Teil der Maschinerie des programmierten Zelltods erfolgreich unterlaufen und Metastasen bilden. Um erstmals ein aussagekräftiges Modell für die Mucinfunktion in der Membran zu gewinnen, haben Wissenschaftler synthetische Glycopolymere hergestellt, die nicht nur kontinuierlich in die Membran rückgeführt werden, sondern auch die Lebensdauer von gesunden Zellen verlängern können. Die Studie ist in der Zeitschrift Angewandte Chemie veröffentlicht.

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Synthetische Glycopolymere in der Plasmamembran schützen vor programmiertem Zelltod

Stark glycosylierte Membranproteine wie die Mucine gelten als Teil des Überlebensmechanismus von malignen Zellen. Sie können durch Segregation Signalproteine in der Membran zusammenführen und dadurch aktivieren. Nach einem universellen Modell für die Mucine, mit dem man diesen Mechanismus abbilden kann, hat man lange gesucht. Jetzt haben Forscher um Carolyn R. Bertozzi an der Stanford University ein solches Modell hergestellt: Sie synthetisierten glycosylierte Polymere mit Lipidanker für eine leichte Integration in die Membran.

Eine besondere weitere Funktion hat eine ebenfalls angefügte Sterolkomponente: Sie verhindert den Abbau des Glycopolymers, wenn es aus der Membran ins Zellinnere aufgenommen wurde. Diesen Vorgang erklären die Autoren so: "Das Cholesterylamin wandert nach Aufnahme in die Zelle wieder zurück an die Zelloberfläche. Über diesen Zyklus kann es bis zu zehn Tagen lang Glycopolymere mitnehmen. Dies führt dazu, dass sich kontinuierlich auf der Plasmamembran Glycopolymere befinden." Und diese Gycopolymere besetzen nicht nur über einen langen Zeitraum die Plasmamembran, sie werden auch während der Zellteilung auf die Tochterzellen weitervererbt, so die Autoren: "Die Polymere werden uniform von der Mutterzelle auf die Tochterzellen weitergegeben".

Der Nettoverbleib der Glycopolymere in der Membran beruht demnach auf einer ständigen Rückführung aus Depots im Zellinneren, schreiben die Autoren. "Soweit wir wissen, handelt es sich hier um die stabilsten synthetischen Glycopolymere, die jemals auf einer Zelloberfläche ausgestellt wurden".

Am Modell einer mit synthetischen Glycopolymeren besetzten Zellmembran untersuchten Bertozzi und Kollegen, wie die Zellen der natürlichen Anoikis entgehen können, einem programmierten Zelltod, der durch gestörte Zelladhäsion eingeleitet wird. "Wir testeten unsere Polymere, inwieweit sie im Adhäsionsmodell das Überleben von nicht malignen Zellen verbessern", so die Autoren. Als Modell verwendeten sie Zebrafisch-Embryonalzellen, die mit den eingelagerten synthetischen Glycoproteinen weitgehend geschützt blieben.

Die Untersuchungen helfen bei der Klärung der Überlebensmechanismen von Zellen. Das Modell bereitet auch den Boden für gezielte Verbesserungen: "Wir stellen uns auch vor, dass man diese Reagenzien in der Transplantation verwenden kann. Man könnte zum Beispiel empfindliche oder sehr wertvolle Zellen vor ihrer Umgebung schützen oder sie ganz gezielt in ihr Zielgewebe einbauen", schlussfolgern die Wissenschaftler.

Quelle: Gesellschaft Deutscher Chemiker e.V.

Literatur:

Elliot C. Woods, Nathan A. Yee, Jeff Shen et al. Glycocalyx Engineering with a Recycling Glycopolymer that Increases Cell Survival In Vivo. Angewandte Chemie, First published: 13 November 201, DOI: 10.1002/ange.201508783
http://dx.doi.org/10.1002/ange.201508783


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