Zellsignale bei der Entwicklung und Bildung von Tumoren
Die Zellteilung, bei der aus einer Mutterzelle zwei Tochterzellen entstehen, kann entweder symmetrisch (zwei identische Tochterzellen produzierend) oder asymmetrisch (zwei unterschiedliche Tochterzellen mit unterschiedlichen Entwicklungspotenzialen produzierend) sein. Die meisten Zellen im menschlichen Körper durchlaufen nach der Geburt eine symmetrische Zellteilung, um ihre eigene Versorgung aufzubauen, zu ersetzen oder zu reparieren. Die asymmetrische Zellteilung hingegen spielt bei der Stammzelldifferenzierung während der Entwicklung eine wichtige Rolle. Der Transmembran-Notch-Rezeptor spielt bei der Entwicklung ebenfalls eine bedeutende Rolle. Er ist insofern ungewöhnlich, als dass die meisten seiner Liganden (die sich vergleichbar mit einem Schlüssel, der ins Schloss passt, an den Rezeptor heften, um einen Effekt zu induzieren) ebenfalls Transmembranproteine sind, Proteine, die in den Membranen anderer Zellen eingebettet sind, was nahelegt, dass die Signalgebung auf benachbarte Zellen eingeschränkt sein muss. Neueste wissenschaftliche Ergebnisse legen nahe, dass der asymmetrische Notch-Signalweg durch asymmetrischen endozytischen Verkehr übermittelt wird. Endosome sind winzige membrangebundene Organellen, die Proteine und Lipide enthalten, häufig aus der Zellmembran, und diese dann innerhalb der Zelle dorthin transportieren, wo sie benötigt werden. Das Gastlabor hat zuvor gezeigt, dass sich das Protein SARA (Smad-anchor-for-receptor-activation) in spezialisierten frühen Endosomen in der Mutterzelle befindet, und dass diese SARA-Endosome den Notch-Rezeptor und seine Liganden an eine spezifische Tochterzelle in asymmetrischer Zellteilung steuern. Die Wissenschaftler haben das Projekt "Asymmetric endosomes in asymmetric cell division and tumorigenesis’ (Endasym)" initiiert, um die Faktoren zu untersuchen, die die Motilität von SARA-Endosomen während der asymmetrischen Zellteilung steuern. Wissenschaftler haben unter Verwendung der Matlab-Plattform erfolgreich demonstriert, dass für die asymmetrische Motilität von SARA-Endosomen ein winziger molekularer "Motor" verantwortlich ist. Endasym verwendete magnetische Mikromanipulation während der Zellteilung, um die entscheidenden Phasen der Zellteilung (späte Anaphase zur Zytokinese) und zugehörige Zellstrukturen (asymmetrische Tubulinverteilung) zu demonstrieren, die sich auf die asymmetrische Motolität von SARA-Endosomen auswirken. Des Weiteren wurde ein neuer molekularer "Partner" für SARA, das Protein UIF, identifiziert. UIF ist in zwei Zellpools vorhanden, im Endosom und Apex. Zudem spielt das Protein unterschiedliche Rollen in den einzelnen Stellen. Das Endasym-Projekt ermöglichte einen Durchbruch beim Definieren der Zellmaschinerie, die die Motilität von Organellen während der asymmetrischen Teilung ermöglicht, und identifizierte eine neuartige Komponente der Notch-Maschinerie. Beide Entwicklungen könnten wichtige Auswirkungen auf unser Verständnis der Tumorgenese haben.
