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Montag, 23.10.2017
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Zelle: Mannschaftsspiel statt Staffellauf

Neues Modell für die Signalübertragung in der Zelle

Eines der wichtigsten Kommunikationssysteme der Zelle ist der Wnt- Signalweg. Dieser steuert die Embryonalentwicklung, kann allerdings bei Störungen auch zur Krebsentstehung beitragen. Nun berichten deutsche Wissenschaftler in der Fachzeitschrift Science, dass die Übertragung der Botschaften von Proteinen an den nächsten Partner wesentlich komplexer ist als bisher gedacht. Sie ist nicht wie bisher mit einem Staffellauf sondern eher mit einem Mannschaftsspiel vergleichbar.
Modell eines gefalteten Proteins

Modell eines gefalteten Proteins

Dockt eines der zahlreichen Mitglieder der Wnt-Proteinfamilie an seiner speziellen Bindungsstelle auf der Zellmembran an, so startet eine Signalkaskade, die Befehle über das Zellplasma bis in den Kern weiterleitet. Die Zelle reagiert auf die Signale, indem sie bestimmte Gene an- oder abschaltet. Die allererste Etappe dieses Signalweges war noch nicht entschlüsselt: Was passiert gleich nach dem Andocken der Wnt-Proteine an ihre „Frizzled“ und „LRP6“ genannten Rezeptoren auf der Zelloberfläche?

Andocken live


Mit der konfokalen Mikroskopie gelang es Wissenschaftlern aus der Abteilung von Professor Christof Niehrs im Deutschen Krebsforschungszentrum, diesen Vorgang „live“ mitzuverfolgen. In der Zeitschrift Science beschreiben die Forscher, wie sich auf das Wnt- Signal hin große Proteinkomplexe nahe der Zellmembran bilden, die aus phosphatmarkiertem LRP6 und dem Adapter-Protein Axin bestehen. Für die Bildung dieser Aggregate ist das Protein Dishevelled (Dvl), eine weitere Komponente des Wnt-Signalwegs, entscheidend. Die Wissenschaftler zeigten, dass es sich um echte Proteinkomplexe handelt und nicht um eine zufällige Ansammlung in einem Transportvesikel der Zelle.

Niehrs und Mitarbeiter entwickelten ein Erklärungsmodell für die Entstehung der als „LRP6-Signalosom“ bezeichneten Aggregate: So führt Wnt-Bindung zu einem Zusammenschluss der Rezeptorproteine LRP6 und Frizzled, die mithilfe von Dvl Polymere ausbilden. Dadurch wird eine hohe Dichte des Rezeptors LPR6 erreicht. Das wiederum erleichtert es der Kinase CK1?, LRP6 mit Phosphatmolekülen zu aktivieren, und es fördert die Bindung von Axin.


Mannschaftsspiel statt Staffellauf


Bisher wurde die Signalweiterleitung innerhalb der Zelle als eine Art Staffellauf verstanden, bei dem ein Protein die Botschaft an den nächsten Partner weiterreicht. Die Ergebnisse von Niehrs und Kollegen vermitteln nun eine völlig neue Vorstellung der intrazellulären Kommunikation: Wie bei vielen anderen biochemischen Vorgängen - etwa dem Proteinabbau durch das Proteasom oder bei der Apoptose - sind auch hier große Proteinpolymere, ähnlich molekularen Maschinen, notwendig, um die beteiligten Reaktionspartner innerhalb der Zelle auf engstem Raum zusammenzubringen.
(idw - Deutsches Krebsforschungszentrum, 27.06.2007 - AHE)
 
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