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Mittwoch, 05. Dezember 2007, 12:53 Uhr

GSF - Forschungszentrum für Umwelt und Gesundheit

GSF - Forschungszentrum für Umwelt und Gesundheit

Zellulärer Frachtverkehr: die Ladung hilft beim Bau der Lokomotive

Neuherberg – In jeder Zelle herrscht reger Frachtverkehr: Durch eine Vielzahl von Transportprozessen werden Zellkomponenten zielgenau an ihre jeweilige Wirkungsstätte transportiert. Motorproteine wirken dabei als zelluläre Lokomotiven. Ein Wissenschaftler-Team des GSF - Forschungszentrums für Umwelt und Gesundheit (GSF) und der Ludwig-Maximilians-Universität München (LMU) fanden nun heraus, dass das Frachtgut am Zusammenbau dieser Motoren beteiligt sein kann.

Wie das zelluläre Transportsystem aufgebaut ist, war bisher nur unzureichend untersucht. Bekannt ist jedoch, dass das zelluläre Skelett aus Aktin-Filamenten ein filigranes Schienennetz bildet, entlang dessen molekulare Motoren als "Lokomotive" ihre Fracht an den Bestimmungsort liefern. Zu den am besten untersuchten Motorproteinen gehören sogenannte Typ V Myosine. Zusammen mit weiteren Transportkomponenten formen sie große Komplexe, die mRNAs, sowie Organellen und Proteine an ihren Zielort bringen. Defekte der Typ V Myosine wurden beispielsweise als Ursache neurodegenerativer Erkrankungen und des "Griscelli-Syndroms" identifiziert - eine seltene, aber schwere Erbkrankheit, die auf einem gestörten Transport der Hautpigmente beruht .

Weitgehend unbekannt war bisher, wie sich die zelluläre Lokomotive und ihre Fracht zu einem funktionierenden Transportkomplex zusammenfinden. Dieser Frage widmete sich nun ein Forscherteam um Dr. Dierk Niessing (GSF) und Prof. Ralf-Peter Jansen (LMU): Die Wissenschaftler untersuchten, wie die Bäckerhefe Transportkomplexe zusammenbaut, um ihre zelluläre Fracht mit Hilfe des Typ V Myosins Myo4p zu transportieren.

Vorherige Experimente mit Typ V Myosinen deuteten bereits darauf hin, dass dieser Motortyp grundsätzlich Dimere bildet, d.h. zwei Myosine sind miteinander verbunden[RJ2]. Dies ist notwendig, um entlang der Aktinfilamente zu wandern - ansonsten könnten die Motorproteine nicht dauerhaft an den Filamenten haften und jede Vorwärtsbewegung würde zum Entgleisen des zellulären Güterzugs führen. "Die Situation ist vergleichbar mit einem Mensch, der sich mit Saugnäpfen entlang einer glatten Oberfläche bewegt. Mit nur einem Saugnapf kann man sich zwar festhalten, aber nicht fortbewegen", erläutert Niessing, der Leiter einer von GSF, LMU und der Helmholtz-Gemeinschaft gemeinsam finanzierten wissenschaftlichen Nachwuchsgruppe.

Die Forscher waren daher sehr überrascht, als sie feststellten, dass Myo4p überhaupt nicht dimerisiert - ein solcher Einzelgänger sollte eigentlich keine zelluläre Fracht transportieren können. Damit es doch funktioniert, bekommt Myo4p Hilfe: das zu transportierende Molekül She3p aus dem Transportkomplex dockt an zwei unabhängigen Stellen an Myo4p an, wodurch eine Bindung mit so hoher Affinität und Stabilität erreicht wird, wie sie für Transportprozesse notwendig ist. "Der zu transportierende Komplex hilft somit beim Zusammenbau des Motors und übernimmt eine ungewöhnliche Schlüsselposition bei der Regulation des Myo4p-abhängigen Transportes", erklärt Niessing, und Jansen hebt hervor: "es bleibt eine spannende Frage zu klären, ob in anderen Transportvorgängen ähnliche Strategien zur Aktivierung des Motors verfolgt werden."

Publikation: Alexander Heuck, Tung-Gia Du, Stephan Jellbauer, Klaus Richter, Claudia Kruse, Sigrun Jaklin, Marisa Müller, Johannes Buchner, Ralf-Peter Jansen, Dierk Niessing: "Monomeric myosin V uses two binding regions for the assembly of stable translocation complexes"; PNAS December 11, 2007, 105, 19778-19783