Massgeschneiderte Schutzkleidung für bedrohte Zellen

Körperzellen, deren Hülle oder Zellmembran beschädigt wird, verlieren ihren Inhalt und gehen in der Regel zugrunde. Wird der Schaden durch bakterielle Giftstoffe ausgelöst, verfügt die Zelle jedoch über einen ausgeklügelten Reparatur-mechanismus. Dabei spielen sogenannte Annexine – Calcium-bindende Proteine – eine wichtige Rolle.

Je nach Art der Verletzung geben sie der Zelle den jeweils passenden Schutz. Dies hat ein Team um Prof. Dr. Annette Draeger von der Abteilung Zellbiologie des Instituts für Anatomie der Universität Bern herausgefunden. Die Ergebnisse der Studie wurden in der Fachzeitschrift «Journal of Biological Chemistry» publiziert.

Attacke in Zellkultur nachgestellt

Strukturelle Schäden können an vielen Körperzellen auftreten. Sie werden entweder durch immunologische Reaktionen ausgelöst (zum Beispiel in Immunzellen), sind mechanisch bedingt (zum Beispiel in Muskelzellen) oder werden durch bakterielle Giftstoffe verursacht – was in allen Zellen möglich ist. Diese Toxine, die von Streptokokken oder anderen Bakterien gebildet werden, bohren Löcher in die Zellmembran. Durch die Löcher strömt Calcium ein und aktiviert Enzyme, die den Körperinhalt verdauen und die Zelle damit töten. Bakterielle Giftstoffe fügen zum Beispiel den Zellen der Atemwege grosse Schäden zu und können Krankheiten wie eine Mandel- oder Lungenentzündung verursachen.

Da Schäden oder Risse der Zellmembran schnell repariert werden müssen, besitzen die meisten Körperzellen Reparaturmechanismen. Die Forschenden um Annette Draeger stellten in einer Zellkultur eine Attacke nach, indem sie Zellen mit einem Bakterientoxin behandelten. Sie beobachteten, dass Annexine in die Richtung des Zellschadens wandern und die Verletzung schliessen. Je nachdem wie gross die Öffnung ist, oder wie lange der Angriff dauert, begeben sich – angelockt vom einströmenden Calcium – mehr und mehr Annexine an die beschädigte Zellmembran.

Die Annexine sind fähig, dort entweder die Verletzung auszuschneiden und aus der Zelle abzuwerfen oder den gefährdeten Teil der Zelle abzuschnüren und zu isolieren, um den Zellkörper und den Zellkern zu retten. Sie können entweder sofort eingreifen und kleinere Löcher «stopfen», oder bei ausgedehnten Verletzungen gezielt zusammenarbeiten. «Die Annexine schneidern der bedrohten Zelle einen Schutzanzug auf Mass», umschreibt Annette Draeger den Vorgang. Für die angewandte Forschung seien die Kenntnis über solche Mechanismen wichtig, da Schäden an der Zellmembran zum Beispiel bei bakteriellen Infekten sehr häufig auftreten können.

Quellenangabe:
Sarah Potez, Miriam Luginbühl, Katia Monastyrskaya, Andrea Hostettler, Annette Draeger, and Eduard B. Babiychuk: Tailored Protection against Plasmalemmal Injury by Annexins

with Different Ca2+ Sensitivities, Journal of Biological Chemistry, Vol. 286, Nr. 20, S. 17982-17991, 20. Mai 2011, doi: 10.1074/jbc.M110.187625