Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Wie Zellen fest zusammenhalten

14.06.2017

Studien aus dem Biozentrum werfen ein neues Licht auf Zell-Zell-Kontakte: Bei deren Entstehung und Stabilität spielen physikalische Effekte eine nicht zu unterschätzende Rolle, wie „Nature Physics“ berichtet.

Für viele Zellen des Körpers ist es enorm wichtig, dass sie kontrolliert zusammenhalten und sich kontrolliert trennen. Das ist etwa dann der Fall, wenn sich in einem Embryo die Organe bilden. Oder wenn es bei der Wundheilung darum geht, offene Stellen in der Haut zu versiegeln.


Schnappschüsse von der Bindung eines Riesenvesikels auf einer ebenen Modellmembran. Dunkle Pixel kennzeichnen die Kontaktpunkte zwischen den Membranen. Sie werden mit der Zeit zahlreicher und größer.

(Bild: Susanne Fenz)

Wie bedeutsam enge Zell-Zell-Kontakte sind, zeigt sich vor allem dann, wenn sie versagen. Wenn sie zum Beispiel in einem Tumor locker werden und sich lösen. Der Zellverband des Tumors neigt in diesem Fall dazu, sich aufzulösen und Metastasen zu bilden.

Cadherine als wichtige Akteure

Bei den genannten Beispielen kommt den Cadherin-Proteinen eine tragende Rolle zu. Sie sitzen in den Zellmembranen und können sich untereinander, aber auch mit den Cadherinen anderer Zellen fest verbinden. Eine Bindung zwischen zwei Cadherin-Molekülen zweier Zellen setzt dabei quasi den Startschuss für die Ausbildung von flächigen Kontaktzonen.

Der Prozess des Bildens und Lösens von Kontakten ist offenbar viel stärker von rein physikalischen Effekten abhängig als bisher gedacht. Das zeigen die Computersimulationen und Experimente, die Dr. Susanne Fenz vom Biozentrum der Universität Würzburg mit Kollegen aus Jülich, Stuttgart, Erlangen und Marseille in „Nature Physics“ publiziert hat.

Modellmembranen in Kontakt gebracht

Die Biophysikerin hat Cadherin-haltige Modellmembranen miteinander in Kontakt gebracht und dann gezielt verschiedene physikalische Parameter verändert, die Einfluss auf das Fluktuationsverhalten der Membran haben, etwa die Zucker- oder die Salzkonzentration.

„Schon sehr kleine Veränderungen hatten dabei sehr große Auswirkungen auf die Entstehung und das Wachstum der Zell-Zell-Kontakte“, sagt Dr. Fenz, die am Lehrstuhl für Zell- und Entwicklungsbiologie (Zoologie I) eine Nachwuchsgruppe leitet. „Damit besteht die Möglichkeit, einen biologischen Prozess durch die Veränderung rein physikalischer Parameter zu regulieren, etwa die Temperatur oder lokale Lipidzusammensetzung der Membran.“

Inwieweit sich die Ergebnisse von den Modellmembranen auf lebende Systeme übertragen lassen, sei aber noch fraglich. „Es bleibt eine Aufgabe für die Zukunft, die Relevanz unserer Beobachtungen an lebenden Systemen zu bestätigen“, so Susanne Fenz.

Erreger der Schlafkrankheit im Blick

Die Würzburger Forscherin interessiert sich grundsätzlich für die Biophysik von Membranen. Dabei hat sie auch die Erreger der Schlafkrankheit im Blick, die Trypanosomen. Diese einzelligen Organismen sind ein Hauptforschungsobjekt von Professor Markus Engstler, der den Lehrstuhl Zoologie I leitet.

Das Besondere an der Zellmembran der Trypanosomen: Sie ist mit einem dichten Proteinmantel besetzt, der in einer Population laufend variiert wird. Diese hohe Variabilität des Proteinmantels ist ein Grund dafür, dass sich die Krankheitserreger sehr gut vor dem Immunsystem von Mensch und Tier verstecken können.

Membrane fluctuations mediate lateral interaction between cadherin bonds. Susanne F. Fenz, Timo Bihr, Daniel Schmidt, Rudolf Merkel, Udo Seifert, Kheya Sengupta & Ana-Sunčana Smith. Nature Physics, 12. Juni 2017, DOI: 10.1038/nphys4138

Kontakt
Dr. Susanne Fenz, Leiterin der Nachwuchsgruppe “Physics of the Cell”, Biozentrum der Universität Würzburg, T +49 931 31-89712, susanne.fenz@uni-wuerzburg.de

Weitere Informationen:

http://rdcu.be/tpWy Zur Publikation
http://www.zeb.biozentrum.uni-wuerzburg.de/people/staff_scientists/susanne_fenz/ Website von Dr. Susanne Fenz

Robert Emmerich | Julius-Maximilians-Universität Würzburg
Weitere Informationen:
http://www.uni-wuerzburg.de

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht CHP1-Mutation verursacht zerebelläre Ataxie
23.01.2018 | Uniklinik Köln

nachricht Lebensrettende Mikrobläschen
23.01.2018 | Gesellschaft Deutscher Chemiker e.V.

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: Optisches Nanoskop ermöglicht Abbildung von Quantenpunkten

Physiker haben eine lichtmikroskopische Technik entwickelt, mit der sich Atome auf der Nanoskala abbilden lassen. Das neue Verfahren ermöglicht insbesondere, Quantenpunkte in einem Halbleiter-Chip bildlich darzustellen. Dies berichten die Wissenschaftler des Departements Physik und des Swiss Nanoscience Institute der Universität Basel zusammen mit Kollegen der Universität Bochum in «Nature Photonics».

Mikroskope machen Strukturen sichtbar, die dem menschlichen Auge sonst verborgen blieben. Einzelne Moleküle und Atome, die nur Bruchteile eines Nanometers...

Im Focus: Optical Nanoscope Allows Imaging of Quantum Dots

Physicists have developed a technique based on optical microscopy that can be used to create images of atoms on the nanoscale. In particular, the new method allows the imaging of quantum dots in a semiconductor chip. Together with colleagues from the University of Bochum, scientists from the University of Basel’s Department of Physics and the Swiss Nanoscience Institute reported the findings in the journal Nature Photonics.

Microscopes allow us to see structures that are otherwise invisible to the human eye. However, conventional optical microscopes cannot be used to image...

Im Focus: Vollmond-Dreierlei am 31. Januar 2018

Am 31. Januar 2018 fallen zum ersten Mal seit dem 30. Dezember 1982 "Supermond" (ein Vollmond in Erdnähe), "Blutmond" (eine totale Mondfinsternis) und "Blue Moon" (ein zweiter Vollmond im Kalendermonat) zusammen - Beobachter im deutschen Sprachraum verpassen allerdings die sichtbaren Phasen der Mondfinsternis.

Nach den letzten drei Vollmonden am 4. November 2017, 3. Dezember 2017 und 2. Januar 2018 ist auch der bevorstehende Vollmond am 31. Januar 2018 ein...

Im Focus: Maschinelles Lernen im Quantenlabor

Auf dem Weg zum intelligenten Labor präsentieren Physiker der Universitäten Innsbruck und Wien ein lernfähiges Programm, das eigenständig Quantenexperimente entwirft. In ersten Versuchen hat das System selbständig experimentelle Techniken (wieder)entdeckt, die heute in modernen quantenoptischen Labors Standard sind. Dies zeigt, dass Maschinen in Zukunft auch eine kreativ unterstützende Rolle in der Forschung einnehmen könnten.

In unseren Taschen stecken Smartphones, auf den Straßen fahren intelligente Autos, Experimente im Forschungslabor aber werden immer noch ausschließlich von...

Im Focus: Artificial agent designs quantum experiments

On the way to an intelligent laboratory, physicists from Innsbruck and Vienna present an artificial agent that autonomously designs quantum experiments. In initial experiments, the system has independently (re)discovered experimental techniques that are nowadays standard in modern quantum optical laboratories. This shows how machines could play a more creative role in research in the future.

We carry smartphones in our pockets, the streets are dotted with semi-autonomous cars, but in the research laboratory experiments are still being designed by...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

Veranstaltungen

15. BF21-Jahrestagung „Mobilität & Kfz-Versicherung im Fokus“

23.01.2018 | Veranstaltungen

Gemeinsam innovativ werden

23.01.2018 | Veranstaltungen

Leichtbau zu Ende gedacht – Herausforderung Recycling

23.01.2018 | Veranstaltungen

VideoLinks Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

Lebensrettende Mikrobläschen

23.01.2018 | Biowissenschaften Chemie

3D-Druck von Metallen: Neue Legierung ermöglicht Druck von sicheren Stahl-Produkten

23.01.2018 | Maschinenbau

CHP1-Mutation verursacht zerebelläre Ataxie

23.01.2018 | Biowissenschaften Chemie

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics