„Denken Sie an ein Rentier: Das steht mit den Hufen auf dem minus 30 Grad kalten Permafrostboden, während das Gehirn dieses Warmblüters bei plus 38 Grad gehalten werden muss, um zu funktionieren “, nennt Robert Ernst, von der Universität des Saarlandes, ein Beispiel. Der Professor für Molekularbiologie möchte mit diesem Bild veranschaulichen, mit welch unterschiedlichen Anforderungen die Zellen in ein und demselben Lebewesen klarkommen müssen.
Die Zellen in der Nähe der Hufe des Rentiers müssen im selben Organismus bei viel geringeren Temperaturen funktionieren als beispielsweise die Zellen beispielsweise im Gehirn des Rentieres, wo es viel wärmer ist als am Huf. Diese Anpassungsfähigkeit ist eine Meisterleistung der Natur. Denn vom Einzeller bis zu Körperzellen in höheren Lebewesen wie dem Rentier, oder dem Mensch, funktionieren alle Zellen nach demselben Bauprinzip.
Das lebendige Zellinnere wird von der leblosen Umgebung getrennt durch eine Membran, die aus zwei Lipidlagen besteht. Um die fehlerfreie Funktion der Zellen zu gewährleisten, muss insbesondere auch die Membran einwandfrei funktionieren. Aber nach welchen Mechanismen dies geschieht, ist auch nach über 40 Jahren biologischer Forschung noch weitgehend unverstanden.
Überwachen und anpassen
Robert Ernst ist dabei, die noch leeren Labore mit Leben auszufüllen. Dabei spielt sicherlich auch das von der VW-Stiftung geförderte Projekt eine große Rolle. © Thorsten MohrHier wollen Robert Ernst und seine Kolleginnen und Kollegen aus Houston (USA), Tel Aviv (Israel) und Dresden für Aufklärung sorgen. Sie setzen dabei auf die Zusammenarbeit vieler Disziplinen. Denn neben Robert Ernsts Arbeitsgruppe aus Molekularbiologen besteht das Konsortium außerdem aus Genetikern, Geochemikern und Physikern.
„Gemeinsam möchten wir die Sensoren finden, die die Funktionsfähigkeit der Membranen überwachen und an die Umgebungsbedingungen anpassen“, erklärt Robert Ernst, der seine Professur in Homburg im April angetreten hat. Die Forscher erhoffen sich, dass ihre Erkenntnisse, die sie in den kommenden fünf Jahren gewinnen werden, zum besseren Verständnis der Abläufe an der Grenzfläche zwischen belebter Materie und lebloser Umgebung führen.
„Wir verfolgen das Ziel, das Leben besser zu verstehen und im Idealfall sogar zu verlängern. Eine zentrale Vision unserer Arbeit ist die Etablierung einer synthetischen Membran als eine zentrale Voraussetzung für die erste synthetische Zelle“, erläutert der Wissenschaftler. Denn wenn es gelingt, eine funktionierende synthetische Zelle zu erschaffen, könnte auch das Verständnis natürlicher Prozesse viel besser und zielgenauer erforscht werden.
Die Forscher erhoffen sich durch die Entdeckung und Erforschung von Sensoren zur Überwachung der Membranfunktion Krankheiten besser zu verstehen und behandeln zu können. Ihre Arbeit beruht auf der Grundannahme, dass die Ursachen für fehlerhafte Abläufen in der Zelle häufig in ihren Membranen zu finden sind.
Quelle: Universität des Saarlandes
