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 Anomale Kristalle: ein Schlüssel zu atomaren Strukturen von Schmelzen im Erdinneren
16.11.2018 | Universität Bayreuth

nachricht Günstiger Katalysator für das CO2-Recycling
16.11.2018 | Ruhr-Universität Bochum

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: Rasende Elektronen unter Kontrolle

Die Elektronik zukünftig über Lichtwellen kontrollieren statt Spannungssignalen: Das ist das Ziel von Physikern weltweit. Der Vorteil: Elektromagnetische Wellen des Licht schwingen mit Petahertz-Frequenz. Damit könnten zukünftige Computer eine Million Mal schneller sein als die heutige Generation. Wissenschaftler der Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg (FAU) sind diesem Ziel nun einen Schritt nähergekommen: Ihnen ist es gelungen, Elektronen in Graphen mit ultrakurzen Laserpulsen präzise zu steuern.

Eine Stromregelung in der Elektronik, die millionenfach schneller ist als heutzutage: Davon träumen viele. Schließlich ist die Stromregelung eine der...

Im Focus: UNH scientists help provide first-ever views of elusive energy explosion

Researchers at the University of New Hampshire have captured a difficult-to-view singular event involving "magnetic reconnection"--the process by which sparse particles and energy around Earth collide producing a quick but mighty explosion--in the Earth's magnetotail, the magnetic environment that trails behind the planet.

Magnetic reconnection has remained a bit of a mystery to scientists. They know it exists and have documented the effects that the energy explosions can...

Im Focus: Eine kalte Supererde in unserer Nachbarschaft

Der sechs Lichtjahre entfernte Barnards Stern beherbergt einen Exoplaneten

Einer internationalen Gruppe von Astronomen unter Beteiligung des Max-Planck-Instituts für Astronomie in Heidelberg ist es gelungen, beim nur sechs Lichtjahre...

Im Focus: Mit Gold Krankheiten aufspüren

Röntgenfluoreszenz könnte neue Diagnosemöglichkeiten in der Medizin eröffnen

Ein Präzisions-Röntgenverfahren soll Krebs früher erkennen sowie die Entwicklung und Kontrolle von Medikamenten verbessern können. Wie ein Forschungsteam unter...

Im Focus: Ein Chip mit echten Blutgefäßen

An der TU Wien wurden Bio-Chips entwickelt, in denen man Gewebe herstellen und untersuchen kann. Die Stoffzufuhr lässt sich dabei sehr präzise dosieren.

Menschliche Zellen in der Petrischale zu vermehren, ist heute keine große Herausforderung mehr. Künstliches Gewebe herzustellen, durchzogen von feinen...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Kalikokrebse: Erste Fachtagung zu hochinvasiver Tierart

16.11.2018 | Veranstaltungen

Können Roboter im Alter Spaß machen?

14.11.2018 | Veranstaltungen

Tagung informiert über künstliche Intelligenz

13.11.2018 | Veranstaltungen

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

Mikroplastik in Kosmetik

16.11.2018 | Studien Analysen

Neue Materialien – Wie Polymerpelze selbstorganisiert wachsen

16.11.2018 | Materialwissenschaften

Anomale Kristalle: ein Schlüssel zu atomaren Strukturen von Schmelzen im Erdinneren

16.11.2018 | Biowissenschaften Chemie

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