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Medizin

28. März 2017
Seite 1/3
Metastasenbildung: Wie sich Zellen mithilfe von Proteinfilamenten bewegen

Die Zellen des menschlichen Körpers besitzen in ihrem Inneren ein flexibles Gerüst, das Zytoskelett, welches unter anderem aus Aktinfilamenten besteht und sich in stetigem Auf- und Abbau befindet. So können sich Zellen verformen oder bewegen. Diese Fähigkeit ist zum Beispiel für die Embryonalentwicklung, die Wundheilung und ein funktionierendes Immunsystem wichtig. Dabei müssen Zellen Energie und Kraft aufwenden, um sich durch Gewebe zu bewegen. Beispielsweise dringen Immunzellen in alle Bereiche unseres Körpers vor, um Krankheitserreger zu finden und zu bekämpfen. Umgekehrt können auch manche Erreger das Zytoskelett missbrauchen, um in Zellen einzudringen. Forscher haben nun die molekularen Grundlagen dafür aufgeklärt, wie Zellen sich effektiv vorwärtsbewegen können durch die Ausbildung von schubkräftigen Ausstülpungen der Zellmembran. Die Forscher konnten mit der CRISPR/Cas-Technologie erstmals die genaue Funktion einer speziellen Proteinfamilie, der Formine, bei der Ausbildung dicht verzweigter Aktinnetzwerke bestimmen.
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„Wenn sich Zellen durch Gewebe des Körpers bewegen, bilden sie dazu verschiedene Ausstülpungen an ihrer Vorderseite aus: segelartige Lamellipodien, fingerförmige Filopodien, aber auch bläschenartige Ausstülpungen“, sagt Klemens Rottner, Leiter der HZI-Arbeitsgruppe „Molekulare Zellbiologie“ und Professor am Institut für Zoologie der Technischen Universität Braunschweig. Das Zytoskelett der Zellen spielt dabei eine entscheidende Rolle. Es ist allerdings im Gegensatz zum Knochenskelett kein starres Stützsystem, sondern ein dynamisches Geflecht. Um ihre Form zu verändern oder sich auszubreiten, brauchen Zellen spezielle Mikrofilamente winzige, nur nanometerdicke Fasern aus dem Strukturprotein Aktin. Durch das Zusammenspiel der Aktinfilamente mit speziellen Myosin-Proteinen wird Zellbewegung möglich. „Die Aktin-Myosin-Filamente sind gewissermaßen die Muskeln der Zelle“, sagt Rottner.

Im Detail betrachtet besteht ein Lamellipodium aus quervernetzten und parallel ausgerichteten Bündeln von Aktinfilamenten, die von einer dünnen Zellmembran umschlossen sind. Diese Aktinfilamente sind am Vordersaum der Ausstülpung in der Zellmembran verankert und schieben sie durch den stetigen Anbau von Aktinbausteinen vorwärts, während sie an ihrer Rückseite fortwährend abgebaut werden. Durch diesen kontinuierlichen Umbau von Aktinfilamenten bewegt sich die Zelle vorwärts.
 
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