Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Cargo-Verkehr im Zellfortsatz: IFT-Moleküle transportieren Frachtgut an Ort und Stelle

23.08.2010
Mainzer Neurobiologen identifizieren und lokalisieren Transportmoleküle in Zellen der Netzhaut

Vor knapp zehn Jahren war die generell wichtige sensorische Funktion von Zilien bei der Kommunikation einer Zelle mit ihrer Umwelt noch unbekannt, heute werden Defekte von Zilien für zahlreiche Krankheiten verantwortlich gemacht.

Zilien sind kleine, haarähnliche Fortsätze an der Oberfläche von Zellen, die häufig zu deren Fortbewegung beitragen. So sind Zilien für den Eitransport im Eileiter zuständig, Zilien in der Luftröhre helfen beim Abtransport von Schleim und Fremdpartikeln, können bei Rauchern aber verkleben und ihre Funktion einbüßen.

Zilien übernehmen auch wichtige sensorische Aufgaben: In der Niere messen sie den Flüssigkeitsstrom und die Zusammensetzung des Sekrets durch das dortige Kanalsystem und im Auge wird in den Fotorezeptoren mit Zilien Licht detektiert. Daher ist es nicht verwunderlich, dass Ziliendefekte multimodale Funktionsstörungen zur Folge haben. So bedingen sie beispielsweise bei Patienten mit Usher-Syndrom die angeborene Taub-Blindheit. Wissenschaftler der Johannes Gutenberg-Universität Mainz (JGU) haben nun Schlüsselproteine charakterisiert und erstmals subzellulär lokalisiert, die den gerichteten molekularen Transport innerhalb von Zilien bewerkstelligen und daher für die Ausbildung und Funktion einer Zilie wesentlich sind. Darüber hinaus nehmen diese Proteine auch noch an ganz anderen Stellen wichtige Transportfunktionen ein, wie eine kürzlich in der Fachzeitschrift Journal of Cell Biology veröffentlichte Studie der Mainzer Forscher ergab.

Zilien oder Flimmerhärchen finden sich fast überall im Körper, nicht nur auf den Oberflächen von Epithelen, der obersten Zellschicht von Haut und Schleimhaut. "In den letzten Jahren hat man mehr und mehr entdeckt, dass eigentlich jede Zelle eine Zilie ausbilden kann", erklärt Univ.-Prof. Dr. Uwe Wolfrum vom Institut für Zoologie der JGU. "Wir riechen mit Zilien, wir sehen mit Zilien und mit Zilien kann die Zelle das Milieu, in dem sie lebt, sensorisch erfassen." Störungen der Zilienfunktion führen zu Ziliopathien, worunter völlig unterschiedliche Krankheiten fallen wie Mehrfingrigkeit, Erblindung, Nierendefekte oder Zwergwuchs. "Weil Zilien so wichtig sind, ist bei einem Defekt häufig der gesamte Organismus beeinträchtigt", so Wolfrum.

Entscheidenden Anteil an der Ausbildung und Funktion einer Zilie haben Moleküle des sogenannten Intraflagellaren Transports, kurz IFT-Moleküle. Diese Transportmoleküle bringen zum Beispiel in den lichtempfindlichen Sehzellen des Auges das Sehpigment Rhodopsin an Ort und Stelle. Wolfrum und seine Mitarbeiterin Tina Sedmak haben festgestellt, dass sich bestimmte IFT-Moleküle für den Transport zusammenschließen, während andere abseits bleiben, vielleicht um auf eine andere Fracht zu warten. "IFT-Moleküle sind wie ein LKW, der auf dem Bahnhof seine Ladung von einem Güterwaggon übernimmt und sie in ein abgelegenes Dorf bringt. IFT-Moleküle sind am Verladeprozess der Fracht an der Basis eines Ziliums beteiligt, hauptsächlich erfüllen sie aber wichtige Aufgaben beim darauffolgenden Transport der Fracht durch das Zilium selbst. So transportieren sie Zilienkomponenten zur Spitze einer wachsenden Zilie oder schaffen in den Sehzellen der Netzhaut Rhodopsin-Moleküle in das Zilium, wo es in die fotosensitiven Membranen eingelagert wird." Mit ihrer Arbeit an den Fotorezeptorzellen haben Sedmak und Wolfrum zum einen bestätigt, dass IFT-Moleküle eine zentrale Transportfunktion in Zilien erfüllen, und zum anderen erstmals nachgewiesen, dass IFT-Moleküle dazu in bestimmten Kompartimenten organisiert sind und dort unterschiedliche Aufgaben übernehmen. Für die entsprechenden Untersuchungen kamen neuartige analytische Techniken der hochauflösenden Lichtmikroskopie und der Immunoelektronenmikroskopie zur Anwendung.

Außerdem fanden die Mainzer Neurobiologen heraus, dass IFT-Moleküle nicht nur in Zilien vorkommen, wie bisher angenommen. "Wir haben uns außer den Fotorezeptoren auch die Nervenzellen angeschaut, die keine Zilien besitzen. Hier fanden wir IFT-Moleküle in den dendritischen Fortsätzen, über die Lichtinformation von den Fotorezeptorzellen übernommen und im Nervennetzwerk der Netzhaut weitergeleitet wird", so Wolfrum. Die Transportmoleküle haben also auch außerhalb von Zilien eine Funktion. "Wahrscheinlich bringen sie die Rezeptoren für die Neurotransmitter, die von der Fotorezeptorzelle abgegeben werden, an die Spitze des Dendriten, wo sie dann in die dortige Synapse zur Detektion von ausgeschütteten Neurotransmittern eingebaut werden." Wolfrum vermutet aufgrund dieser Entdeckungen, dass IFT-Moleküle vielleicht schon lange bevor es Zilien gab, gerichtete Transportvorgänge in Zellen bewältigt haben und sieht darin wertvolle neue Hinweise auf die molekulare Evolution des IFT-Systems der Zelle.

Weitere Informationen:
http://www.ag-wolfrum.bio.uni-mainz.de --- Homepage of Professor Wolfrum's work group
http://jcb.rupress.org/content/189/1/171 --- Abstract
http://jcb.rupress.org/content/189/1/6.3.full --- Full Text
Veröffentlichung:
Tina Sedmak and Uwe Wolfrum
Intraflagellar transport molecules in ciliary and nonciliary cells of the retina
J Cell Biol 2010 189:171-186. Published April 5, 2010,
doi:10.1083/jcb.200911095.

Petra Giegerich | idw
Weitere Informationen:
http://www.uni-mainz.de/

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Nanoskopie auf dem Chip: Mikroskopie in HD-Qualität
25.04.2017 | Universität Bielefeld

nachricht Wehrhaft gegen aggressiven Sauerstoff - Metalloxid-Nickelschaum-Elektroden in der Wasseraufspaltung
25.04.2017 | Universität Ulm

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Biowissenschaften Chemie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Nanoskopie auf dem Chip: Mikroskopie in HD-Qualität

Neue Erfindung der Universitäten Bielefeld und Tromsø (Norwegen)

Physiker der Universität Bielefeld und der norwegischen Universität Tromsø haben einen Chip entwickelt, der super-auflösende Lichtmikroskopie, auch...

Im Focus: Löschbare Tinte für den 3-D-Druck

Im 3-D-Druckverfahren durch Direktes Laserschreiben können Mikrometer-große Strukturen mit genau definierten Eigenschaften geschrieben werden. Forscher des Karlsruher Institus für Technologie (KIT) haben ein Verfahren entwickelt, durch das sich die 3-D-Tinte für die Drucker wieder ‚wegwischen‘ lässt. Die bis zu hundert Nanometer kleinen Strukturen lassen sich dadurch wiederholt auflösen und neu schreiben - ein Nanometer entspricht einem millionstel Millimeter. Die Entwicklung eröffnet der 3-D-Fertigungstechnik vielfältige neue Anwendungen, zum Beispiel in der Biologie oder Materialentwicklung.

Beim Direkten Laserschreiben erzeugt ein computergesteuerter, fokussierter Laserstrahl in einem Fotolack wie ein Stift die Struktur. „Eine Tinte zu entwickeln,...

Im Focus: Leichtbau serientauglich machen

Immer mehr Autobauer setzen auf Karosserieteile aus kohlenstofffaserverstärktem Kunststoff (CFK). Dennoch müssen Fertigungs- und Reparaturkosten weiter gesenkt werden, um CFK kostengünstig nutzbar zu machen. Das Laser Zentrum Hannover e.V. (LZH) hat daher zusammen mit der Volkswagen AG und fünf weiteren Partnern im Projekt HolQueSt 3D Laserprozesse zum automatisierten Besäumen, Bohren und Reparieren von dreidimensionalen Bauteilen entwickelt.

Automatisiert ablaufende Bearbeitungsprozesse sind die Grundlage, um CFK-Bauteile endgültig in die Serienproduktion zu bringen. Ausgerichtet an einem...

Im Focus: Making lightweight construction suitable for series production

More and more automobile companies are focusing on body parts made of carbon fiber reinforced plastics (CFRP). However, manufacturing and repair costs must be further reduced in order to make CFRP more economical in use. Together with the Volkswagen AG and five other partners in the project HolQueSt 3D, the Laser Zentrum Hannover e.V. (LZH) has developed laser processes for the automatic trimming, drilling and repair of three-dimensional components.

Automated manufacturing processes are the basis for ultimately establishing the series production of CFRP components. In the project HolQueSt 3D, the LZH has...

Im Focus: Wonder material? Novel nanotube structure strengthens thin films for flexible electronics

Reflecting the structure of composites found in nature and the ancient world, researchers at the University of Illinois at Urbana-Champaign have synthesized thin carbon nanotube (CNT) textiles that exhibit both high electrical conductivity and a level of toughness that is about fifty times higher than copper films, currently used in electronics.

"The structural robustness of thin metal films has significant importance for the reliable operation of smart skin and flexible electronics including...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

„Microbiology and Infection“ - deutschlandweit größte Fachkonferenz in Würzburg

25.04.2017 | Veranstaltungen

Berührungslose Schichtdickenmessung in der Qualitätskontrolle

25.04.2017 | Veranstaltungen

Forschungsexpedition „Meere und Ozeane“ mit dem Ausstellungsschiff MS Wissenschaft

24.04.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

„Microbiology and Infection“ - deutschlandweit größte Fachkonferenz in Würzburg

25.04.2017 | Veranstaltungsnachrichten

Auf dem Weg zur lückenlosen Qualitätsüberwachung in der gesamten Lieferkette

25.04.2017 | Verkehr Logistik

Digitalisierung bringt Produktion zurück an den Standort Deutschland

25.04.2017 | Wirtschaft Finanzen