Einen neuen grundlegenden zellbiologischen Mechanismus haben jetzt Würzburger Zellforscher zusammen mit amerikanischen Kollegen entdeckt. Wie die Wissenschaftler berichten, verrichtet das so genannte Spir-Protein in der Zelle eine wichtige Arbeit: Es vermittelt die Bildung so genannter Aktin-Filamente. Außerdem hegen die Forscher den Verdacht, dass es bei Brustkrebs und beim Wachstum von Nervenzellen eine Rolle spielt. Die Forscher berichten über ihre Erkenntnisse in der aktuellen Ausgabe des Wissenschaftsmagazins „Nature“.
Das in der Arbeitsgruppe von Eugen Kerkhoff an der Uni Würzburg durch die Doktorandin Ines Otto vor fünf Jahren entdeckte Spir-Protein leitet die Polymerisation von Aktin ein. Dieses kugelförmige Protein ist entscheidend an der Zellgestalt und der Zellbewegung beteiligt. Bei der Polymerisation werden einzelne Aktin-Moleküle zu langen Strängen verknüpft – dadurch können Zellen ihre Struktur verändern, sich fortbewegen oder in ihrem Inneren Stoffe transportieren.
Die Polymerisation läuft nicht von alleine ab. Bislang kannte die Wissenschaft zwei Mechanismen, die sie anstoßen, wie Kerkhoff erklärt. Doch nun ist ein dritter Weg aktenkundig, der über das Spir-Protein verläuft. Zuerst bindet das Protein vier einzelne Aktin-Kugeln an sich. Auf diese Weise entsteht ein Keim, an den sich weitere Kugeln anlagern können. Diesen Vorgang der Strangbildung beschreiben die Würzburger Forscher mit ihren Kollegen aus San Francisco und St. Louis detailliert in „Nature“.
Spir befindet sich in der Zelle immer in der Nähe von Membran- Bläschen, den so genannten Vesikeln, die dem Materialtransport dienen. „Wir vermuten, dass der vom Spir-Protein aus wachsende Strang den Antrieb für die Bläschen darstellt, dass er sie sozusagen vorwärts schiebt“, so Kerkhoff.
Spir sorgt für Polarität
Gewissheit dagegen herrscht bei den Forschern darüber, dass Zellen ohne das Spir-Protein ihre Polarität verlieren. Polarität bedeutet, dass Zellen nicht rundum gleich sind, sondern dass es vorne und hinten, unten und oben gibt. Das ist etwa bei den so genannten Epithelzellen der Fall: Sie bedecken Oberflächen, kleiden den Darm oder die Blutgefäße aus. Verlieren solche Zellen ihre Polarität, dann ist das oft der erste Schritt zur Krebsentstehung, wie der Würzburger Forscher sagt.
Denkbar wäre also, dass ein Schaden am Spir-Protein die Polarität einer Zelle aufhebt und diese zur Krebszelle entarten lässt. Interessant in diesem Zusammenhang: Bei 20 Prozent aller Brustkrebspatientinnen werden im Blut Antikörper gefunden, die sich gegen eines der zwei beim Menschen bekannten Spir-Proteine richten. Diesen Zusammenhang zwischen dem Protein und Brustkrebs erforscht Kerkhoff nun in Kooperation mit Ulf R. Rapp und Johannes Dietl von der Frauenklinik der Uni Würzburg. Die Sander-Stiftung (München) fördert das Projekt.
Außerdem widmen sich die Wissenschaftler am Institut für Medizinische Strahlenkunde und Zellforschung einem weiteren Aspekt: „Wir untersuchen auch, welche Rolle Spir bei der Entwicklung der Nervenzellen und im Gehirn spielt“, so Kerkhoff. Denn auch hier mischt das Protein offenbar kräftig mit, und auch bei Nervenzellen spielt die Polarität eine große Rolle. Fünf Jahre nach der Entdeckung des Proteins stehen die Würzburger Forscher also noch vor genug Fragen, die einer Antwort harren.
(idw – Universität Würzburg, 31.01.2005 – DLO)
