Für viele Zellen des Körpers ist es enorm wichtig, dass sie kontrolliert zusammenhalten und sich kontrolliert trennen. Das ist etwa dann der Fall, wenn sich in einem Embryo die Organe bilden. Oder wenn es bei der Wundheilung darum geht, offene Stellen in der Haut zu versiegeln.
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. Der Zellverband des Tumors neigt in diesem Fall dazu, sich aufzulösen und Metastasen zu bilden.
Cadherine als wichtige Akteure
Bei den genannten Beispielen kommt den Cadherin-Proteinen 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 setzt dabei quasi den Startschuss für die Ausbildung von flächigen Kontaktzonen.
Die Forscher der Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg (FAU) haben nun die Theorie entwickelt, dass der Prozess des Bildens und Lösens von Kontakten dabei offenbar viel stärker von rein physikalischen Effekten abhängig ist als bisher gedacht. Dies haben Computersimulationen und Experimente, die die Kollegen aus Würzburg, Jülich, Stuttgart und Marseille durchgeführt haben, bestätigt.
Modellmembranen in Kontakt gebracht
Die Wissenschaftler haben Cadherin-haltige Modellmembranen miteinander in Kontakt gebracht und dann gezielt verschiedene physikalische Parameter verändert, die Einfluss auf das Fluktuationsverhalten der Membran haben, etwa die Zucker- oder die Salzkonzentration. Schon sehr kleine Veränderungen hatten dabei sehr 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, Aktivität oder lokale Lipidzusammensetzung der Membran. Die Forscher gehen davon aus, dass auf der Grundlage der physikalischen Eigenschaften dieses Kontrollmechanismus ähnliche, durch Membrane ausgelöste Interaktionen zwischen den Proteinen in vielen Zellprozessen geschehen, die von Membran-Protein-Verdichtungen abhängig sind.
Quelle: Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg (FAU)
