EMBL-Studie verbessert Verständnis über Hormonvorgänge
Bei ihren Untersuchungen von Proteinkomplexen in Hefezellen gewannen Wissenschaftler des Europäischen Laboratoriums für Molekularbiologie (EMBL) neue Einblicke in einen entscheidenden Signalprozess, der auch im menschlichen Körper abläuft: Signalketten ähnlich Pheromonsignalen, die die Fortpflanzung von Hefezellen anregen, sind an der Differenzierung menschlicher Nervenzellen und der Ausbildung von Krebs beteiligt. Wenn eine benachbarte Hefezelle ein Pheromon absondert, das der Einleitung der Fortpflanzung dient, dockt dieses Pheromon an einen Rezeptor an der Außenseite einer anderen Zelle an und löst eine Signalkette im Inneren dieser Zelle aus. Eine Reihe von Proteinen - die sogenannten MAP-Kinasen - gibt das Signal weiter und leitet schließlich die Bildung des Fortpflanzungsorgans und die Fusion der Zellen ein. Die Wissenschaftler bedienten sich fluoreszierender Moleküle zur Sichtbarmachung der MAP-Kinase-Signalkette. "Unsere Methode ist so genau, dass wir die Moleküle und die Interaktionen zwischen den Bestandteilen der Kette praktisch zählen konnten", so Forscher Michael Knop. "Zu unserer Überraschung kam es bei den beobachteten Proteinen im Zellinneren nicht zu einer verstärkten Interaktion nach Stimulierung durch das Pheromon. Das bedeutet, dass die Weiterleitung des Signals innerhalb des Zellinneren nicht durch eine veränderte Interaktion erfolgt." Beobachtungen ergaben, dass das Signal nur in den Gliedern der Kette, die sich im Fortpflanzungsorgan befinden, erzeugt wird und nicht gleichmäßig innerhalb der Zelle weitergeleitet wird. Die Glieder aktivieren allerdings ein Protein namens Fus3, das sich ins Zentrum der Zelle ausbreitet. Fus3 wird dabei ständig von anderen Proteinen außer Gefecht gesetzt. "Wir haben herausgefunden, dass die Konzentration der Fus3-Aktivität an der Spitze des sich entwickelnden Fortpflanzungsorgans sehr hoch ist und dann allmählich in Richtung Zellmitte abnimmt", so Celine Maeder, die die Forschungsarbeiten in Dr. Knops Labor durchführte. "Dies ergibt ein Fus3-Aktivitätsgefälle, durch das das Signal möglicherweise unterschiedliche Reaktionen in verschiedenen Teilen der Zelle bewirken kann." "Dieses Ergebnis ist hochinteressant", schließt der ehemalige EMBL-Gruppenleiter Philippe Bastiaens. "Es revolutioniert unser Verständnis von Signalprozessen und die Art, wie wir sie untersuchen müssen." Da die MAP-Kinase-Signalkette bei allen Arten erhalten ist, liefern die Ergebnisse der Hefestudie zugleich neue Erkenntnisse über einen Pfad, der auch eine Rolle in der Humanbiologie und bei menschlichen Krankheiten spielt.