Zellen nutzen “Morsecode”

Signalmoleküle übermitteln verschiedene Botschaften durch Änderungen der Frequenz

Der Morsecode ist eine seit langem gebräuchliche, einfache und effektive Methode der Kommunikation. Jetzt haben Wissenschaftler herausgefunden, dass auch die Zellen in unserem Körper bestimmte Signalmuster benutzen, um Gene an oder aus zu schalten. Diese Entdeckung könnte weit reichende Auswirkungen auf die Arzneimittelforschung haben, da die von Medikamenten anvisierten Signalmoleküle demnach mehrere Funktionen haben könnten – je nachdem, welche Anzahl von „Punkten“ und „Strichen“ sie aussenden.

Zelle

Forscher der Universitäten Liverpool und Manchester und des Royal Liverpool Children’s Hospital in Zusammenarbeit mit Wissenschaftlern der Firmen AstraZeneca und Pfizer haben die so genannten Transkriptionsfaktoren untersucht, Signalmoleküle in den Körperzellen, die für die Aktivierung oder Inaktivierung von Genen verantwortlich sind. Dabei nutzten sie Zellkulturen, die fluoreszierende Proteine oder ein Gen für Biolumineszenz trugen und so die Vorgänge im Inneren der Zelle im wahrsten Sinne des Wortes erleuchteten.

Dabei zeigte sich, dass nicht die Stärke des von diesen Molekülen ausgesendeten Signals entscheidend ist, sondern vielmehr sein dynamisches Frequenzmuster. Professor Michael White vom Zentrum für Zell-Bildgebung in Liverpool und Leiter der Forschergruppe erklärt: “Das Timing des sich wiederholenden Signals ist entscheidend für seine Interpretation. Es scheint fast so als ob die Zellen die Oszillationen auf der Ebene der Transkriptionsfaktoren in ähnlicher Weise lesen wie einen Morsecode.“

Die Forscher konzentrierten sich bei ihrer Untersuchung auf den Transkriptionsfaktor NF-kappa B, der zur Kontrolle wichtiger Prozesse bei der Zellteilung und dem Zelltod beiträgt. Sie stellten fest, dass die Dynamik des Signalmoleküls den Änderungen in Kalziumkonzentrationen entsprach, die andere Zellbotschaften kodieren. Nach Ansicht der Wissenschaftler zeigt dies, wie schon relativ einfache Signalmoleküle unterschiedliche Botschaften durch Änderungen der Frequenz übermitteln können

“Das bringt neue Herausforderungen für die Entwickler neuer Arzneimittel. Es scheint, dass das einfache Ausschalten von Signalmolekülen mit speziellen Wirkstoffen, wie es heute üblich ist, unwillkommene Nebeneffekte haben könnte, da damit gleich eine ganze Bandbreite von Signalen blockiert wird“, erklärt Professor Douglas Kell, Mitglied des Forscherteams. „In Zukunft wird es wichtig sein, die Morse-ähnlichen Botschaften der Moleküle zu dekodieren, um sicher zu gehen, dass wirklich nur die Effekte blockiert werden, die unerwünscht sind.“

(Biotechnology and Biological Sciences Research Council (BBSRC), 11.01.2005 - NPO)