Wahrnehmung von Integrität

Worum geht es?

 

Wenn sich Zellen zu einem Organismus zusammenschließen, ändert sich ihr Verhältnis zueinander dramatisch: aus der Konkurrenz der Einzelnen um Ressourcen und Überleben wird die Kooperation aller. Das eindeutigste Zeichen einer vollzogenen Selbstorganisation ist das Opfer einer einzelnen Zelle zum Wohle des Ganzen. Dieser sogenannte programmierte Zelltod findet sich bei allen vielzelligen Organismen, Vorstufen davon jedoch auch bei einzelligen Algen. Wenn eine Zelle feststellt, dass sie beschädigt ist, hört sie auf, sich zu teilen und leitet den programmierten Zelltod ein. Dies stellt sicher, dass ein Organismus genetisch intakt und damit überlebensfähig bleibt. Für die Zelle selbst ist das natürlich ein Nachteil - sie selbst hat ja nichts von ihrem Opfer. Wenn eine Zelle zum Egoismus des Einzeldaseins zurückkehrt und sich munter weiter teilt, obwohl sie beschädigt ist, entsteht Krebs. Krebs kommt bei Pflanzen nicht vor. Unterscheiden sie sich darin, wie sie ihre eigene Integrität wahrnehmen?

 

Der Actin-Membran-Sensor

 

Wir konnten zeigen, dass das Actinskelett an der Innenseite der Zellmembran für die Einleitung des programmierten Zelltods wichtig ist. Bei uns ist Actin im Verbund mit Myosin für die Muskelbewegung verantworlicht. Bei Pflanzen scheint Actin eher eine Art Sinnesorgan zu sein. Selbst kurze Störungen der Membranintegrität lösen eine schnelle Reaktion von Actin aus, die vermutlich den Einstieg in den zellulären Selbstmord darstellt. Neben chemischen Trojanern benutzen wir auch hochenergetische, aber extrem kurze (im Nanosekundenbereich) elektrische Impulseum diese Reaktion auszulösen und daran zu verstehen, wie die Zelle eigentlich in der Lage ist, ihre Integrität wahrzunehmen. Neben dem Actinskelett ist ein membranständiges Enzyme, die NADPH Oxidase, an der Wahrnehmung von Integrität beteiligt. Dieses Enzym erzeugt aus Superoxid-Anionen, eine besondere Form von reaktiven Sauerstoffspezies. Wird die Integrität gestört, dringen diese Anionen in die Zelle ein und aktivieren ein G-Protein, das wiederum Phospholipase D aktiviert, einen wichtigen Knotenpunkt der Signalverarbeitung. Wir sind noch weit davon entfernt, diesen Actin-Membran-Sensor wirklich zu verstehen, aber wir haben inzwischen herausgefunden, dass Integrität über einen Fluss von Signalen durch dieses Sensorsystem gemessen wird - solange es fließt, signalisiert dieses System der Zelle, dass alles in Ordnung ist, in dem Augenblick, da der Fluss stockt, wird die Zellteilung angehalten.

 

Einzelprojekte

 

 

  • Nanosekunden-Elektroschocks bringen Algen auf Trab. mehr...
  • Elektrisches Bioblau für die Lebensmittel-Industrie. mehr...
  • Elektrischer Stuhl für depressive Mikroalgen. mehr...