Wegweiser für das Zellwachstum

Zellen, die sich während der Embryonalentwicklung teilen und vermehren, müssen eine Ahnung davon haben, in welche Richtung das Wachstum passieren soll; sonst könnte am Ende anstelle eines funktionierenden Organs ein unförmiger Zellhaufen stehen.

„Dafür brauchen sie in einer flachen Zellschicht ein gerichtetes Signal. Schließlich weiß die einzelne Zelle ja nicht, wo rechts und wo links ist“, sagt Manfred Gessler. Gessler ist Professor am Lehrstuhl für Physiologische Chemie und hat an einer Studie mitgewirkt, die drei bisher unbekannte „Wegweiser“ identifizieren konnte.

Schon seit Längerem kennen Wissenschaftler eine Reihe von Genen, die Zellen sagen, wo es langgeht; drei weitere Vertreter waren bislang nur bei der Fliegenart Drosophila melanogaster untersucht worden. Dass diese neu entdeckten Gene im Zusammenspiel mit einem in der Zellwand befindlichen Protein auch bei Säugetieren – und damit auch beim Menschen – die Richtung des Wachstums steuern, konnte jetzt das international zusammengesetzte Team von Wissenschaftlern aus Toronto, Paris und Würzburg nachweisen. „Wir konnten zeigen, dass in diesem Prozess zwei Moleküle miteinander interagieren und das dritte Gen diesen Prozess steuert“, so Gessler.

Seine Arbeit verrichtet das Gen-Trio allerdings nicht im gesamten Körper: „Unsere Untersuchungen zeigen aber, dass diese Gene in mindestens drei Organen das Wachstum regeln: in der Niere, im Rückenmark und im Ohr“, erklärt Gessler. In der Niere sind sie dafür verantwortlich, dass sich die so genannten Tubuli ordnungsgemäß bilden – lange Kanälchen, in denen der aus dem Blut herausgefilterte Harn konzentriert und aufbereitet wird. Arbeiten die Gene fehlerhaft, oder fallen sie bei Mäusen komplett aus, so wachsen die Tubuli nicht in Form von langen, dünnen Schläuchen. „Stattdessen werden sie kurz und breit, es entstehen große Zysten“, so Gessler. Bei gehäuftem Auftreten spricht man von Zystennieren, einer wichtigen Ursache des Nierenversagens beim Menschen.

Um Längenwachstum und Ausrichtung von Zellen geht es auch im Ohr: Dort steuern die Gene die Entwicklung der Sinneszellen. Die so genannten Haarzellen finden sich in der Hörschnecke im Innenohr; sie wachsen dort normalerweise in drei Reihen von äußeren und einer Reihe von inneren Haarzellen. Ihre Aufgabe ist es, Schallwellen in Nervenimpulse umzuwandeln.

„Damit der Signalübertragungsmechanismus gut funktioniert, ist es notwendig, dass diese Reihen exakt in der richtigen Richtung angeordnet sind“, erklärt Gessler. Fehler im Zusammenspiel zwischen den betreffenden Genen hätten auch hier Fehlbildungen zur Folge, die allerdings bisher nicht so detailliert untersucht wurden wie in der Niere.

„Loss of Fat4 disrupts PCP signalling and oriented cell division, leading to cystic kidney disease“, Sakura Saburi et al. Advance Online Publication on Nature Genetics's website. DOI 10.1038/ng.179.

Kontakt: Prof. Manfred Gessler, T(0931) 888-4159, E-Mail: gessler@biozentrum.uni-wuerzburg.de