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Molekulare Funksprüche: Durch den Rezeptor Latrophilin erhält die Zelle die Information wann und wie sie sich im Zellverbund einzureihen hat. © bodym / iStock / Thinkstock

Zellteilung: Navigationssystem entdeckt

Wie neu entstehende Zellen es anstellen, sich in ihrer Nachbarschaft funktionstüchtig auszurichten, ist eine für Entwicklungsbiologen hochspannende Frage. Wissenschaftler der Universität Leipzig haben im Fadenwurm einen molekularen Signalweg entschlüsselt, der Zellen in Teilung hilft, sich im Zellverbund zu orientieren und korrekt zu positionieren. Die entscheidende Rolle bei der Informationsübermittlung übernimmt eine GProtein-gekoppelte Kaskade in deren Mittelpunkt der Rezeptor Latrophilin steht.

Bei der Entwicklung eines Organismus ist lebensentscheidend, dass Zellen zur richtigen Zeit die Information bekommen, wie sie sich zu teilen haben. Damit sich während der Zellteilung keine fatalen Baufehler einschleichen, die im schlimmsten Fall zum Zelltod führen, beruhen die Kommunikationsabläufe zwischen Zellen auf einem ausgesprochen komplexen, streng geregelten Zusammenspiel von verschiedensten Signalimpulsen.

Wegen der Komplexität liegen einige der molekularen Mechanismen noch völlig im Dunkeln. Beim Fadenwurm sind die Muster von den Anfängen der befruchteten Zelle bis hin zum fertigen Wurm leichter zu beobachten und gut verständlich, beispielsweise wann sich welche Zelle in welche Richtung teilt oder abstirbt.

Latrophilin als Übersetzer in "Zellsprache"

Der Rezeptor Latrophilin nimmt, einem Informationsumspannwerk vergleichbar, unter den vielen Signalen, die auf eine Zelle von außen einstürmen, das Teilungssignal für seine Zelle, sensibel wahr. In dem Moment gibt er nicht nur sich selbst den Aktivitätsimpuls, das Signal in die Zelle weiterzuleiten, sondern bedient sich dabei auch noch aktiv eines weiteren, nachgeschalteten Botenstoffs.

Aufgeklärt hat diesen wichtigen Signalweg in der embryonalen Zellteilungsphase nun erstmals Dr. Simone Prömel vom Institut für Biochemie an der Medizinischen Fakultät, das sich in mehreren Forscherteams der großen Gruppe der sogenannten G-Protein-gekoppelten Rezeptoren widmet. Sie sind für sehr viele Entwicklungen im Organismus verantwortlich, weil sie als Übersetzer in die Sprache des Zellstoffwechsels im Einsatz sind.

Im Fall der Zellteilungsinformation erhält die Zelle durch Latrophilin zur richtigen Zeit den Impuls, wie sie sich im Zellverband nach oben/unten, links/rechts und vorn/hinten einzureihen hat. Hemmt man den Signalweg des Rezeptors, teilen sich die Zellen völlig willkürlich und in einem stark abweichenden Winkel.

In der Zelle besteht per se eine gewisse Polarität, sie ist vorn und hinten nicht gleich. Überrascht hat die Biochemikerin deshalb, dass die Signale des Rezeptors innerhalb der Zelle offensichtlich unpolar wirken. Diesen Aspekt gilt es weiter aufzuklären.

Insgesamt ist das veröffentlichte Ergebnis der entwicklungsbiologischen Grundlagenforschung wichtig für das Verständnis, wo auf dem Weg etwas falsch laufen kann. Idealerweise lassen sich daraus Hebelpunkte für medizinische Therapien identifizieren, um korrigierend einzugreifen.

Weitere Informationen

Publikation: Simone Prömel et al.; Oriented Cell Division in the C. elegans Embryo Is Coordinated by G-Protein Signaling Dependent on the Adhesion GPCR LAT-1; PLOS Genetics 27. Oktober 2015; doi: 10.1371/journal.pgen.1005624

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