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Unser Artikel in Nature Physics: Wie Zellen fest zusammenhalten

Bei der Entstehung und Stabilität von Zell-Zell-Kontakten spielen physikalische Effekte eine wichtige Rolle. Zu diesem Schluss kommt eine neue Untersuchung, über die „Nature Physics“ berichtet. Dr. Susanne Fenz führte die Experimente gemeinsam mit Prof. Rudolf Merkel am Institute of Complex Systems des Forschungszentrums Jülich durch; inzwischen arbeitet die Biophysikerin am Biozentrum der Universität Würzburg. Beteiligt sind außerdem Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler aus Stuttgart, Erlangen und Marseille.

Für viele Zellen des Körpers ist es enorm wichtig, dass sie kontrolliert zusammenhalten und sich kontrolliert trennen. Wie bedeutsam enge Zell-Zell-Kontakte sind, zeigt sich vor allem dann, wenn sie versagen. Wenn sie zum Beispiel in einem Tumor locker werden und sich lösen: In diesem Fall neigt der Zellverband des Tumors dazu, sich aufzulösen und Metastasen zu bilden.

Den Cadherin-Proteinen kommt bei den Kontakten eine tragende Rolle zu. Sie sitzen in den Zellmembranen und können sich untereinander, aber auch mit den Cadherinen anderer Zellen fest verbinden. Eine Bindung zwischen zwei Cadherin-Molekülen zweier Zellen ist dabei quasi der Startschuss für die Ausbildung von flächigen Kontaktzonen. Der Prozess des Bildens und Lösens von Kontakten ist offenbar viel stärker von rein physikalischen Effekten abhängig als bisher gedacht, wie die Computersimulationen und Experimente für die Studie zeigen.

Die Forscher brachten cadherinhaltige Modellmembranen miteinander in Kontakt und veränderten dann gezielt verschiedene physikalische Parameter, die Einfluss auf das Fluktuationsverhalten der Membran haben. Schon kleine Veränderungen hatten dabei große Auswirkungen auf die Entstehung und das Wachstum der Zell-Zell-Kontakte. „Damit besteht die Möglichkeit, einen biologischen Prozess durch die Veränderung rein physikalischer Parameter zu regulieren, etwa die Temperatur oder lokale Lipidzusammensetzung der Membran“, so Susanne Fenz. Inwieweit sich die Ergebnisse von den Modellmembranen auf lebende Systeme übertragen lassen, sei aber noch zu überprüfen.

Originalveröffentlichung:
Susanne F. Fenz, Timo Bihr, Daniel Schmidt, Rudolf Merkel, Udo Seifert, Kheya Sengupta & Ana-Sunčana Smith: Membrane fluctuations mediate lateral interaction between cadherin bonds. Nature Physics, 12 June 2017, DOI: 10.1038/nphys4138
https://www.nature.com/articles/nphys4138.epdf

Pressemitteilung der Uni Würzburg:
http://www.presse.uni-wuerzburg.de/pressemitteilungen/single/artikel/wie-zellen-fest-zusammenhalten-1/


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