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Membrandynamik bei immunologischen Reaktionen

Die Zellmembran empfängt Auslösereize aus der Umgebung, die in zelluläre Reaktionen umgesetzt werden und als Barriere für die kontrollierte Migration von Molekülen in die und aus der Zelle dienen. Daten aus jüngster Zeit deuten darauf hin, dass die Lipidzusammensetzung für die Zellmembrandynamik und -funktion von Bedeutung ist.
Membrandynamik bei immunologischen Reaktionen
Die Zellmembran besteht in der Hauptsache aus Lipiden und Proteinen. Sich neu abzeichnende Beweise lassen erkennen, dass die Lipidpackung für verschiedene mit der Zellmembran in Verbindung stehende Prozesse der Immunologie wie beispielsweise die T-Zell-Signalisierung oder Antigenpräsentation maßgeblich ist. Lipidpackung kann die Membranorganisation beeinflussen, indem die Konzentration von Schlüsselmolekülen in einem speziellen Teil der Membran verändert und somit Rezeptoraktivierung und Signalisierung beeinflusst werden.

Das von der EU finanzierte Projekt MEMBRANE DYNAMICS untersuchte die Heterogenität der Lipid- und Proteinorganisation in der Plasmamembran von Immunzellen wie beispielsweise T-Zellen, Mastzellen und antigenpräsentierenden Zellen. Man testete außerdem, ob diese Heterogenität die Kompartimentierung von Schlüsselproteinen beeinflusste, die an bestimmten, mit dem Immunsystem zusammenhängenden Prozessen beteiligt sind.

Die Forscher nutzten biochemische Ansätze und Modellmembransysteme, um unter Beweis zu stellen, dass der T-Zellrezeptor ungesättigte Lipidumgebungen bevorzugt. Um die Proteindynamik in ihrer nativen Umgebung in den lebenden Zellen beobachten zu können, entwickelte das Konsortium zukunftsweisende neue Instrumente zur Sichtbarmachung der Heterogenität der Plasmamembranorganisation. Zur genauen Messung der Membran-Lipid-Packung verwendeten die Wissenschaftler ein Spektralbildgebungsverfahren mit einem Konfokalmikroskop. Zusätzliche Superauflösungswerkzeuge wurden eingesetzt, um die Dynamik der Plasmamembran im Nanometerbereich zu untersuchen. Außerdem entwickelten die Wissenschaftler quelloffene, Open-Access-Computerwerkzeuge, um eine Analyse von Mikroskopie- und Spektroskopiedaten zu ermöglichen.

Insgesamt beschäftigte sich die MEMBRANE DYNAMICS-Studie mit zentralen Fragen der Kompartimentierung von Proteinen in der Zellmembran und deren Rolle in der Immunzellenfunktion. In-vitro-Modelle der Immunreaktion und Wirkstoff-Screening sowie Werkzeuge zur Einzelmolekülbildgebung und Datenverarbeitung werden zweifellos die zukünftige translationale Forschung auf dem Gebiet der Immunologie voranbringen. Letztlich haben die Projektergebnisse bedeutende klinische Folgen, da den das Immunsystem betreffenden Krankheiten wie beispielsweise AIDS, Diabetes und Leukämie weltweit höchste gesundheitliche Priorität eingeräumt wird.

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Schlüsselwörter

Zellmembran, Lipid, Protein, T-Zellsignalisierung, MEMBRANE DYNAMICS
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