Zilien in 3D: Bahnhof in Minitaturformat entdeckt

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Zilien in 3D: Bahnhof in Minitaturformat entdeckt

Zilien sind kleine haarähnliche Organellen an Zellen, die Funktionen wie Beweglichkeit und Signalübertragung Übernehmen. Ein Forschungsteam hat nun entdeckt, dass die Basis von Zilien ein hochspezialisierter Transportknotenpunkt ist, an dem Züge und ihre Fracht für den Transport zusammengestellt werden. Defekte in diesem Transportsystem können etwa zu zystischen Nieren oder Erblindung führen. Die in «Science» veröffentlichten Ergebnisse liefern wichtige Einblicke in die molekularen Grundlagen für eine Vielzahl von Krankheiten.

Zilien Übernehmen für die Zelle zahlreiche Funktionen. Sie helfen den Zellen zu schwimmen, Flüssigkeiten zu verteilen und sich gegenseitig Nachrichten zu senden. Zilien orgen zum Beispiel dafür, dass wir sehen können, transportieren Stoffe aus der Lunge ab, verteilen Flüssigkeit im Gehirn, und spielen eine zentrale Rolle, wenn wir Gerüche und Geräusche wahrnehmen. Sie sind auch für unsere Entwicklung und die richtige Anordnung unserer Organe essenziell. Ist ihre Funktion gestört, können verschiedenste Erkrankungen die Folge sein, darunter Herz-, Nierenund Lungenerkrankungen, Erblindung oder Unfruchtbarkeit.

Aufgebaut sind sie wie grosse Proteinzügen, die wichtige Ladungen zur Zilienspitze und zurück zur Basis transportieren. Schon kleinste Mutationen in einzelnen Bestandteilen können jedoch den Verkehr im Inneren der Zilien lahmlegen.

Dem Forschungsteam um Ben Engel am Biozentrum der Universität Basel ist es nun zusammen mit Forschenden der Universität Genf und des Instituts Human Technopole in Mailand gelungen, Zilien in ihrer natürlichen Umgebung zu untersuchen und erstmalig die 3D-Struktur der Zilienbasis zu entschlüsseln. Dabei zeigte sich, dass sich in den Zilien ein hochkomplexes Transportsystem verbirgt, das Züge zusammengestellt, belädt und sie auf ihre Reise durch die Zilien vorbereitet.

Ladestation für den Zilientransport

Die Zilie ist am Fuss fest mit der Zelle verankert. ’Hier befindet sich quasi der Kopfbahnhof des Verkehrsknotenpunktes’, erklärt Hugo van den Hoek, Erstautor der Studie. ’Die Züge werden hier zusammengesetzt, mit Fracht beladen und auf die Schiene gestellt.’ Insgesamt neun verschiedene Schienen beginnen hier, die Fachleute Mikrotubuli nennen. Jede von ihnen besteht aus zwei Gleisen, eins für den Hinund eins für den Rücktransport. Die Züge transportieren Proteine wie Signalmoleküle und Baustoffe zur Spitze der Zilien. Am Zielbahnhof angekommen, wird der Zug entladen und wieder auseinandergebaut.


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