Mustergültiger Pendelverkehr – Zellen bei der Selbstvermessung

Bestimmte Eiweiße in Bakterien, sogenannte Min-Proteine, verhindern die Zusammenschnürung der Zellwand. Sie pendeln in der Zelle hin und her und verteilen sich so, dass nur in der Zellmitte eine Teilung möglich ist.

Der LMU-Physiker Professor Erwin Frey und sein Mitarbeiter Jacob Halatek präsentieren nun ein Modell, das zeigt, welche Mechanismen die Proteinverteilung festlegen. Damit lassen sich die Mechanismen dieser „Mittenfindung“ weiter entschlüsseln.

Die abwechselnde Bindung an die und Ablösung von der Zellmembran lässt die Proteine pendeln. Das Protein MinD bindet dabei an die Zellmembran und „fängt“ weiteres MinD sowie MinE ein. Hat sich zu viel MinE angesammelt, lösen sich beide Proteine und MinD diffundiert an einen Ort mit geringerer MinE-Konzentration. „Die Geometrie der Zelle bestimmt dabei die Muster der bevorzugten Aufenthaltsorte der Proteine“, sagt Frey. „In stabförmigen Zellen bilden sich Streifenmuster, in runden Zellen dagegen im Kreis laufende Wellen.“

Muster-gültige Geometrie

Das neue Modell reproduziert erstmals die experimentell beobachteten Muster auch für verschiedene Bedingungen, beispielsweise unterschiedliche Umgebungstemperaturen. Es zeigt, dass alleine die Zellgeometrie – und nicht etwa der Konzentrationsunterschied oder die Stärke der Membranbindung – bestimmt, welche Art von Muster sich bildet. Die Wissenschaftler, die hier nun den Mechanismus bestimmt haben, der die Auffindung der Zellmitte optimiert, sprechen von einem kanalisierten Teilchentransfer.
Erstmals ist es damit möglich, diesen Prozess systematisch für verschiedene Parameter der Diffusion und der Membranbindung zu untersuchen. Zudem können nun die räumlichen und zeitlichen Muster der Proteinverteilung für unterschiedliche Zellgeometrien schnell vorhergesagt werden. Dies könnte Anwendungen in artifiziellen Membransystemen und synthetischen Zellmodulen ermöglichen. Die Arbeit wurde im Rahmen des Exzellenzclusters „Nanosystems Initiative Munich“ gefördert. (cr/suwe)

Publikation:
„A highly canalized MinD transfer and MinE sequestration explain the origin of robust MinCDE-protein dynamics“; Jacob Halatek und Erwin Frey; Cell 07. Juni 2012
Ansprechpartner:
Prof. Dr. Erwin Frey
Institut für statistische und biologische Physik
E-Mail: frey@lmu.de
Web:http://www.theorie.physik.uni-muenchen.de/lsfrey/group_frey/index.html

Media Contact

Luise Dirscherl idw

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Biowissenschaften Chemie

Der innovations-report bietet im Bereich der "Life Sciences" Berichte und Artikel über Anwendungen und wissenschaftliche Erkenntnisse der modernen Biologie, der Chemie und der Humanmedizin.

Unter anderem finden Sie Wissenswertes aus den Teilbereichen: Bakteriologie, Biochemie, Bionik, Bioinformatik, Biophysik, Biotechnologie, Genetik, Geobotanik, Humanbiologie, Meeresbiologie, Mikrobiologie, Molekularbiologie, Zellbiologie, Zoologie, Bioanorganische Chemie, Mikrochemie und Umweltchemie.

Zurück zur Startseite

Kommentare (0)

Schreiben Sie einen Kommentar

Neueste Beiträge

Neues topologisches Metamaterial

… verstärkt Schallwellen exponentiell. Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler am niederländischen Forschungsinstitut AMOLF haben in einer internationalen Kollaboration ein neuartiges Metamaterial entwickelt, durch das sich Schallwellen auf völlig neue Art und Weise…

Astronomen entdecken starke Magnetfelder

… am Rand des zentralen schwarzen Lochs der Milchstraße. Ein neues Bild des Event Horizon Telescope (EHT) hat starke und geordnete Magnetfelder aufgespürt, die vom Rand des supermassereichen schwarzen Lochs…

Faktor für die Gehirnexpansion beim Menschen

Was unterscheidet uns Menschen von anderen Lebewesen? Der Schlüssel liegt im Neokortex, der äußeren Schicht des Gehirns. Diese Gehirnregion ermöglicht uns abstraktes Denken, Kunst und komplexe Sprache. Ein internationales Forschungsteam…

Partner & Förderer