Erkrankungen der Flimmerhärchen (Zilien) auf Zellen spielen bei Lungenerkrankungen oder Diabetes eine zentrale Rolle.
Wissenschaftler am Helmholtz Zentrum München entdeckten jetzt das Protein
Flattop. Es steuert die asymmetrischen Positionierung von Organellen.
Fehlfunktionen in diesem Prozess führen zu unterschiedlichen Krankheitsbildern.
Bis heute ist nicht genau bekannt, wie Proteine die planare Zellpolarität
steuern beziehungsweise die Positionierung des Basalkörpers regulieren.
Wissenschaftlern des Helmholtz Zentrums München ist jetzt ein
entscheidender Schritt zur Aufklärung dieses Mechanismus gelungen. Moritz
Gegg und Professor Dr. Heiko Lickert vom Institut für Diabetes und
Regenerationsforschung (IDR) haben neue Erkenntnisse im Fachjournal
„eLIFE“ veröffentlicht.
„Epitheliale Zellschichten bedecken alle inneren und äußeren Körper- und
Organoberflächen im menschlichen Körper, zum Beispiel in der Lunge, im
Darm, im Pankreas und im Innenohr“, erklärt Moritz Gegg. Zilien, also
kleine, haarähnliche, auf Mikrotubuli basierende Strukturen, befinden sich
präzise angeordnet auf vielen dieser epithelialen Zellen. „Nur durch diese
exakte Positionierung können Zilienschläge so präzise koordiniert werden,
dass etwa Schleim aus der Lunge transportiert werden kann“, ergänzt Heiko
Lickert.
Zilien werden von Basalkörpern an der Plasmamembran verankert und müssen
wie viele andere Organellen an einer bestimmten Position in einer Zelle
lokalisiert werden. Um dies zu gewährleisten, kommt die planare
Zellpolaritätsmaschinerie zum Einsatz. Sie orientiert Strukturen in einer
einzelnen Zelle, bestimmt aber auch die Position dieser Zellen in einem
komplexen, epithelialen Gewebe. Ein kompletter Verlust dieser
Zellpolaritätsmaschinerie kann zu sehr schweren Entwicklungsstörungen
führen, wie zum Beispiel chronischer Bronchitis oder Taubheit.
Einige Proteine assistieren bei der Ausbildung dieser Zellpolarität, indem
sie die Orientierung des intrazellulären Zytoskeletts beeinflussen.
Dadurch kann ein Komplex aus planaren Zellpolaritätsproteinen die
Lokalisation einzelner Organellen und Zellen im epithelialen Zellverband
koordinieren. Obwohl schon viele Proteine, die diese Prozesse regulieren,
bekannt sind, fragen sich Wissenschaftler schon lange, wie beide Systeme
miteinander interagieren, um planare Zellpolarität auszubilden.
„Wir konnten im präklinischen Modell zeigen, dass ein Protein, welches wir
Flattop genannt haben, zusammen mit einem weiteren Protein namens Dlg3 den
Basalkörper und somit auch die Zilien positioniert“, so Gegg. Modelle ohne
funktionelles Flattop zeigen einen Defekt der Zilienbildung an der
Oberfläche des Lungenepithels. Auch waren die Zilien im Innenohr nicht
richtig lokalisiert. „Flattop und Dlg3 interagieren im Innenohr
physikalisch miteinander“, sagt Lickert. Beide wechselwirken zusätzlich
mit einem der planaren Zellpolaritätsgene. Dieser Komplex umgibt den
Basalkörper und verbindet ihn mit dem zellulären Zytoskelett.
Lickert: „Diese Entdeckung führt zu einem besseren Verständnis der
Basalkörper- und Zilienpositionierung. Eine Fehlregulation der Ziliogenese
führt zu Krankheiten beim Menschen, sprich Ziliopathien, wie Diabetes,
chronischen Lungenkrankheiten, Taubheit und eventuell auch Krebs.“ Flattop
könnte auch bei Patienten mit Lungenkrankheiten mutiert sein. Verluste
dieses Proteins ziehen Defekte der Sinneszellen im Innenohr nach sich.
Darüber hinaus gibt es Hinweise, dass Flattop Zellteilungen im Darm
reguliert. Gegg: „Zukünftige Studien sind nötig, um zu klären, wie genau
der Proteinkomplex aus Flattop, Dlg3, dem Kernpolaritätsprotein und den
Basalkörperproteinen mit dem Zytoskeltett interagiert. Zusätzlich muss die
wichtige Frage geklärt werden, inwiefern dieser Komplex auch in anderen
epithelialen Geweben eine ähnliche Funktion erfüllt.“
Weitere Informationen
Gegg, M.et al. (2014), Flattop regulates basal body docking and
positioning in mono- and multiciliated cells
DOI: dx.doi.org/10.7554/eLife.03842
Link zur Fachpublikation
<http://elifesciences.org/content/early/2014/10/08/eLife.03842>
Ihr Medizin am Abend DirektKontakt lautet:
Dr. Moritz Gegg, Helmholtz Zentrum München - Deutsches Forschungszentrum
für Gesundheit und Umwelt (GmbH), Institut für Diabetes und
Regenerationsforschung, Ingolstädter Landstr. 1, 85764 Neuherberg – Tel.:
089-3187-3759, E-Mail: moritz.gegg@helmholtz-muenchen.de
Wissenschaftler am Helmholtz Zentrum München entdeckten jetzt das Protein
Flattop. Es steuert die asymmetrischen Positionierung von Organellen.
Fehlfunktionen in diesem Prozess führen zu unterschiedlichen Krankheitsbildern.
Bis heute ist nicht genau bekannt, wie Proteine die planare Zellpolarität
steuern beziehungsweise die Positionierung des Basalkörpers regulieren.
Wissenschaftlern des Helmholtz Zentrums München ist jetzt ein
entscheidender Schritt zur Aufklärung dieses Mechanismus gelungen. Moritz
Gegg und Professor Dr. Heiko Lickert vom Institut für Diabetes und
Regenerationsforschung (IDR) haben neue Erkenntnisse im Fachjournal
„eLIFE“ veröffentlicht.
„Epitheliale Zellschichten bedecken alle inneren und äußeren Körper- und
Organoberflächen im menschlichen Körper, zum Beispiel in der Lunge, im
Darm, im Pankreas und im Innenohr“, erklärt Moritz Gegg. Zilien, also
kleine, haarähnliche, auf Mikrotubuli basierende Strukturen, befinden sich
präzise angeordnet auf vielen dieser epithelialen Zellen. „Nur durch diese
exakte Positionierung können Zilienschläge so präzise koordiniert werden,
dass etwa Schleim aus der Lunge transportiert werden kann“, ergänzt Heiko
Lickert.
Zilien werden von Basalkörpern an der Plasmamembran verankert und müssen
wie viele andere Organellen an einer bestimmten Position in einer Zelle
lokalisiert werden. Um dies zu gewährleisten, kommt die planare
Zellpolaritätsmaschinerie zum Einsatz. Sie orientiert Strukturen in einer
einzelnen Zelle, bestimmt aber auch die Position dieser Zellen in einem
komplexen, epithelialen Gewebe. Ein kompletter Verlust dieser
Zellpolaritätsmaschinerie kann zu sehr schweren Entwicklungsstörungen
führen, wie zum Beispiel chronischer Bronchitis oder Taubheit.
Einige Proteine assistieren bei der Ausbildung dieser Zellpolarität, indem
sie die Orientierung des intrazellulären Zytoskeletts beeinflussen.
Dadurch kann ein Komplex aus planaren Zellpolaritätsproteinen die
Lokalisation einzelner Organellen und Zellen im epithelialen Zellverband
koordinieren. Obwohl schon viele Proteine, die diese Prozesse regulieren,
bekannt sind, fragen sich Wissenschaftler schon lange, wie beide Systeme
miteinander interagieren, um planare Zellpolarität auszubilden.
„Wir konnten im präklinischen Modell zeigen, dass ein Protein, welches wir
Flattop genannt haben, zusammen mit einem weiteren Protein namens Dlg3 den
Basalkörper und somit auch die Zilien positioniert“, so Gegg. Modelle ohne
funktionelles Flattop zeigen einen Defekt der Zilienbildung an der
Oberfläche des Lungenepithels. Auch waren die Zilien im Innenohr nicht
richtig lokalisiert. „Flattop und Dlg3 interagieren im Innenohr
physikalisch miteinander“, sagt Lickert. Beide wechselwirken zusätzlich
mit einem der planaren Zellpolaritätsgene. Dieser Komplex umgibt den
Basalkörper und verbindet ihn mit dem zellulären Zytoskelett.
Lickert: „Diese Entdeckung führt zu einem besseren Verständnis der
Basalkörper- und Zilienpositionierung. Eine Fehlregulation der Ziliogenese
führt zu Krankheiten beim Menschen, sprich Ziliopathien, wie Diabetes,
chronischen Lungenkrankheiten, Taubheit und eventuell auch Krebs.“ Flattop
könnte auch bei Patienten mit Lungenkrankheiten mutiert sein. Verluste
dieses Proteins ziehen Defekte der Sinneszellen im Innenohr nach sich.
Darüber hinaus gibt es Hinweise, dass Flattop Zellteilungen im Darm
reguliert. Gegg: „Zukünftige Studien sind nötig, um zu klären, wie genau
der Proteinkomplex aus Flattop, Dlg3, dem Kernpolaritätsprotein und den
Basalkörperproteinen mit dem Zytoskeltett interagiert. Zusätzlich muss die
wichtige Frage geklärt werden, inwiefern dieser Komplex auch in anderen
epithelialen Geweben eine ähnliche Funktion erfüllt.“
Weitere Informationen
Gegg, M.et al. (2014), Flattop regulates basal body docking and
positioning in mono- and multiciliated cells
DOI: dx.doi.org/10.7554/eLife.03842
Link zur Fachpublikation
<http://elifesciences.org/content/early/2014/10/08/eLife.03842>
Ihr Medizin am Abend DirektKontakt lautet:
Dr. Moritz Gegg, Helmholtz Zentrum München - Deutsches Forschungszentrum
für Gesundheit und Umwelt (GmbH), Institut für Diabetes und
Regenerationsforschung, Ingolstädter Landstr. 1, 85764 Neuherberg – Tel.:
089-3187-3759, E-Mail: moritz.gegg@helmholtz-muenchen.de
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