Ohne ihre Stacheln rutschen die Zellen

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Unter der Wirkung von Paxillin bildet eine Zelle fokale Adhäsionen (in grün), um

Unter der Wirkung von Paxillin bildet eine Zelle fokale Adhäsionen (in grün), um sich mit ihrer Umgebung zu verbinden. © UNIGE

Wissenschaftler der Universität Genf haben eine neue Funktion für ein Protein identifiziert, das es den Zellen ermöglicht, ihre Umgebung korrekt wahrzunehmen, was es ihnen erleichtert, an der richtigen Stelle im Körper anzudocken.

Jeder Mensch besteht aus Milliarden von Zellen, die sich, um ihr Überleben zu sichern, koordinieren und an der richtigen Stelle andocken müssen, um ihre Aufgaben zu erfüllen. Wissenschaftler der Universität Genf (UNIGE) haben in Zusammenarbeit mit der Universität Tampere in Finnland die Schlüsselrolle eines Proteins, Paxillin, nachgewiesen, das es Zellen ermöglicht, ihre Umgebung wahrzunehmen und sich dank einer Art zellulärem "Spike" an der richtigen Stelle anzudocken. In der Tat, in Abwesenheit von funktionellem Paxillin, rutscht die Zelle, unfähig sich zu befestigen, ohne dass es ihr gelingt, sich zu stabilisieren. Diese Ergebnisse, die in der Fachzeitschrift zu lesen sind, werfen ein neues Licht auf die Zelladhäsion und -migration, Mechanismen, die für das reibungslose Funktionieren unserer Organe unerlässlich sind, die aber auch an der Entstehung von metastatischen Tumoren beteiligt sind.

Um unser Überleben zu sichern, führt jede Zelle in Abstimmung mit ihren Nachbarn eine bestimmte Funktion aus. In diesem dynamischen System sind die Wanderung von Zellen und ihre Verankerung an der richtigen Stelle essentiell. Doch wie schaffen sie es, sich zu koordinieren? Diese Frage gibt den Wissenschaftlern nach wie vor Rätsel auf, die lange Zeit davon ausgingen, dass Zellen vor allem durch chemische Signale, wie etwa Hormone, miteinander kommunizieren. Neuere Erkenntnisse deuten jedoch darauf hin, dass mechanische Signale eine wichtige Rolle bei der Zellkoordination spielen. "Das hat uns dazu veranlasst, die Fähigkeit von Zellen zu untersuchen, ihre physikalische Umgebung zu entschlüsseln und darauf zu reagieren", erklärt Bernhard Wehrle-Haller, Professor in der Abteilung für Zellphysiologie und Stoffwechsel an der medizinischen Fakultät der Universität Genf. "Zumal dies uns helfen könnte zu verstehen, wie Krebszellen diese Mechanismen nutzen, um in andere Organe einzudringen und Metastasen zu bilden."

Von mechanisch bis biologisch

Wenn sich eine Zelle bewegen muss, "erspürt" sie ihre Umgebung mit Hilfe von Proteinen, die sich auf ihrer Oberfläche befinden, den Integrinen. Wenn sie einen günstigen Standort entdeckt, wird ein komplexes Netzwerk von Proteinen, die so genannte fokale Adhäsion, aufgebaut, um zelluläre Klammern zu bilden, die die Zelle an ihre Umgebung binden. "Aber wie wird dieser Verankerungsmechanismus reguliert? Das wollten wir verstehen", erklärt Marta Ripamonti, Forscherin im Labor von Bernhard Wehrle-Haller und Erstautorin der Studie.

Durch die Untersuchung von Paxillin, einem der vielen Proteine, aus denen die Spikes bestehen, konnte das Forscherteam das Rätsel lösen. "Wir wussten, dass dieses Protein eine Rolle beim Zusammenbau von fokalen Adhäsionen spielt, aber wir haben nicht erwartet, dass es der Schlüsselregulator sein würde", schwärmt Bernhard Wehrle-Haller. Ohne funktionsfähiges Paxillin können sich Zellen nicht anlagern, unabhängig davon, ob ihre Umgebung günstig ist oder nicht. Darüber hinaus hat dieses Protein auch die Funktion, der Zelle mitzuteilen, dass eine Verankerung stattfindet, wodurch eine mechanische Reaktion in ein biologisches Signal umgewandelt wird, das die Zelle verstehen kann.

Unterbrechung der Spikes zur Verhinderung der Metastasierung

Diese in vitro Arbeit hat die wichtige Rolle von Paxillin bei der Bewegung und Adhäsion gesunder Zellen hervorgehoben. Sie könnten aber auch einen Ausgangspunkt für ein besseres Verständnis der Krebsentstehung bieten. "Es ist in der Tat wahrscheinlich, dass Krebszellen Paxillin nutzen, um einen Ort zu finden, der ihr Überleben begünstigt. Könnte dieser Mechanismus in Tumorzellen blockiert werden, um die Metastasierung zu verhindern? Das denken wir!", so Bernhard Wehrle-Haller abschließend.