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Molekulare Membran- und Organell-Biologie

Molekulare Membran- und Organell-Biologie

Wie Zellen sich selbst verdauen

Zwei fluoreszenzmarkierte Proteine (grün und blau) binden an die künstliche Membran und verändern deren Form (rot). Kleine Bläschen (Vesikel) bilden sich. Das Bild in weiß zeigt eine Überlagerung der Einzelbilder.
Zwei fluoreszenzmarkierte Proteine (grün und blau) binden an die künstliche Membran und verändern deren Form (rot). Kleine Bläschen (Vesikel) bilden sich. Das Bild in weiß zeigt eine Überlagerung der Einzelbilder. [weniger]

Die Bestandteile der Zelle (Organellen) nehmen verschiedene zelluläre und chemische Prozesse wie den Abbau von Abfallprodukten wahr. Thomas Wollert und sein Team erforschen, wie Organellen ihre dreidimensionale Gestalt erhalten und stabil bleiben – denn für die Wissenschaftler ist die Form der Organellen der Schlüssel zur ihrer Funktion.

Membranhüllen schirmen Zellorganellen ab und gewährleisten ihre Funktion. Aber wie erhalten und bewahren diese ihre Form? Da die Krümmung einer Membran auf dem komplexen Zusammenspiel vieler Proteine beruht, ließ sie sich mit gängigen Methoden kaum aufklären. Thomas Wollert und sein Team bringen synthetisch hergestellte und mit Fluoreszenzfarbstoffen markierte Proteine an künstlichen Membranen zusammen. Mit diesem Konstrukt können sie die räumlichen und zeitlichen Interaktionen einzelner Komponenten untersuchen. So konnten die Forscher bereits zentrale Prozesse bei der Einstülpung von Membranen zur Vesikelbildung in der Zelle entschlüsseln.

Recycling in der Zelle

Jetzt wollen sich die Forscher der Autophagozytose widmen, bei der Zellen ihre eigenen Bestandteile verdauen. Ausgangspunkt ist eine schüsselförmige Membran, die wächst und sich weiter einkrümmt. Willkürlich schließt sie so Teile des Zellinneren samt ganzer Organellen ein, bis sie diese komplett umgibt. Diese Autophagosomen werden dann abgebaut. Die freigewordenen Nährstoffe kann die Zelle wiederverwerten.

Abbau als Therapiemöglichkeit?

Die Autophagozytose ist schon zu Beginn des Lebens essentiell: Vom Durchtrennen der Nabelschnur bis zur ersten Mahlzeit sichert sie das Überleben des Neugeborenen. Ein genaues Verständnis dieses Prozesses könnte aber auch zu neuen Therapieansätzen für Alzheimer oder Parkinson führen. Bei diesen Krankheiten entstehen toxische Proteinklumpen im Gehirn, die mittels Autophagozytose abgebaut werden könnten.

 
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