Nobelpries för Medizin:
Pünktlick van A nao B

Van Jan Osterkamp, Platt van Ludgerd Lüske


Dei Nobelpries för Physiologie un Medizin achtet use Logistikaffdeil in dei Zellen: Dei warket pünktlick, passnau un mit Verlaot; ehr Utfallen bring ein wohret Chaos.

Wenn et drocke gaohn schall, schnacket Forschkers un Reporters jao gerne kort un knapp van den "Medizin"-Nobelpries — wenn dei jao offiziell un nich tau äöwerseihn uck ein Pries för dei "Physiologie" wän kann. Dat har bi dat Priesverkünnigen in Stockholm in dit Johr schiens nich jedein'n in dat Auditorium up den Zeddel: ein Ehrenpries för zellphysiologischke Grundlaogenforschkung? Disse Utwaohl van dat Nobelkommitee mök väle eirers maol raotlos, sinniget Schullertucken un blots eine korte Naofraoge nao dei Verkünnigung. Dorbi häbbet dei nu mit einen Pries bedachten Studien van dei frischkbackten Laureaoten Randy Schekman, James Rothman un Thomas Südhof einen eleganten un uck grundleggen Mechaonismus van aale höger entwickelten Zellen dorstellt: dei Maschinerie van dat "vesikuläre Transportsystem". Dei sorget dorför, dat aals, wat in dei Zelle entsteiht, immer uck dor landet, wor et henhört — un dit nicht tau laote un uck nich tau freuh. Kien Wunner, dat bi eine Störung bi den universellen Zelltransport uck eine Riege van medizinischke Probleme upduket. Dat kann vellicht eine Ursaoke för Diabetes off för neurologischke un immunologischke Störungen wän.

Dei Zellen van dei högeren Organismen, dei Eukaryonten, schäd sick van ehre einfacher upbawden Prokaryonten-Vedders in ein poor wichtige Deile. Wiss sünd dei komplexer. Ehr dütlicket Unnerdeilen in Kompartimente — dör Membraonen affschlaoten Affdeile as den Zellkarn off dei Mitochondrien — sünd afftrennte un unaffhängige Reaktionsrüme, in dei parallel unnerscheidlicke Speziaolprozesse väl bäter kontolleiert affwickelt werd, as dat in einen grötteren Pott passeiern kunn, in den aale för aale Reaktionen nödige Utgangsstoffe unsorteiert, gaut mischket dörnanner suuset. Aower kien Vör- aohne Naodeil: Dei speziellen Reaktionsrüme mäötet mit Verlaot blots mit dei för ehr vörseihn Speziaolmoleküle versorget wern. Zellen bruket dormit ein utklamüstert Logistiksystem, dat so tüschken dei Tauläwer-Affdeile un dei Endmontaogehalle warket — un tauleßte uck dorför sorget, dat ein fardiget Endprodukt — ein Hormon off ein Neurotransmitter — ut dei Zelle utföhrt werd, jüst dann, wenn et butsiet anföddert werd.


Randy W. Schekman, © James Kegley, C C BY-SA

Wo as dei Transportmaschine utseihn kunn, füngen dei Forschkers nao ein lang duuren mikroskopischket Unnerseuken in dei 1970er Johre an tau aohnen: so wannert tüschken dei menbraonümschlaoten Kompartimente van dei Zellen lüttke menbraonümschlaoten Vesikel ümtau, dei deilt sick van ein Mambraon-Kompartiment aff, wannert nao ein annertet un fusioneiert dor wedder mit dei Membraon, wobi dei ehre binnenliggen Fracht in dat anstürte Kompartiment freigäwet. Forschkers as dei dütschkstämmige US-Forschker Günther Blobel haren uck market, dat dei jüst in dei ribosomaolen Proteinfabriken herstellten Eiwittmoleküle binnen mit eine Ort van Adressupklävers anteiket werd, dei ehre Anloopstä anwieset. Blobel kreeg för disse Entdeckung den Nobelpries 1999.

Aower wo süht dei Adressupkläwer van dei Vesikels ut, worinne denn wisse Proteine inschlaoten sünd? Was giff dei Bläöskes dei passen Informationen, off dei ehre Fracht dör dei buten liggen Zellmembraon affgäben off aower tau'n Wiederverwarken in dei Membraonsäckskes van den Golgi-Apparaot bringen schäöllt?

Vesikel-Treckschluter


Ein Textil-Treckschluter

Dei 1948 in den US-Bundesstaot Minnesota born Randy Scheckman — hei lehrt vandaoge an dei University of California in Berkeley — güng in dei läöteren 1970er Johre dei don noch minne anseihn Idee nao, in einen orig licht tau tüchten Modellorgaonismus nao genetischke Grundlaogen för den mysteriösen zellulären Transportmechaonismus tau seuken: in dei Beier- un Backhefe Saccharomyces cerevisae. Dorbi kunn hei wiesen, dat 23 soneumte sec-Gene bi dei Regulation van den Vesikeltransport in dei Hefezelle mitwarket. Mutationen in sükke Gene sorgden so dorför, dat Eiwitte sick heel dörnanner binnen in dei Zellen afsetten dön. Dorbi kunn man schiens dei 23 Gene in drei Klassen indeilen, dei den Transport nao drei möglicke Stäen hen stürt: nao dei Zellbutsiete, nao dat Endoplasmatischke Retikulum (ER) un den Golgi-Apparaot. Dei Zelltransport hätt, as wi siet Schekman siene Arbeit wätet, eine relativ gaut tau äöwerkieken genetischke Grundlaoge.

Van dit Wäten güng ein bäten läöter dei Forschkung van James Rothman wieder. Dei 1950 in Maryland, USA, born Biochemiker, vandaoge an dei Yale University, wörd in dei 1980er Johre bekannt aower nich mit Hefen, sünners mit Vörgänge in't Reagenzglas. In einen klauk nao dat natürlicke Vörbild naostellten biochemischken Vesikeltransportsystem fünd hei wisse Proteine, dei in't Zytoplasma van dei Zellen vörkaomet un för den Transport sorget — un uck dortau passen Eiwitte in dei Membraonen, an dei disse Zytoplasmaproteine anbinnt.

Gaut nao fief Johre Forschkungstied har Rothman sien Arbeitskring denn tauleßte dei biochemischken Grundlaogen van Vesikelaffdeilung, -transport un -fusion in fiene Details uteinannerklamüsert. Dorbi entstünd dei bit vandaoge dörweg annaohmen "Snare-Hypothese": Dei verklort, wo sekretorischke Zellen ehre binnenliggen Transportvesikels nao dei Butenmembraonen leitet, dat sei dor dat auftaugäben Materiaol nao buten hen utgäben käönt. Dornao häbbet dei Vesikelmembraonen un dei Membraon an dei Andockstä spezifischk taueinanner passen Proteinkomplexe, dei as tau einanner passen halve Trechschluters tausaomewarket.


James E. Rothman, © James E. Rothman

Wo dei Vesikels leitet werd, was nu meist klor: Wisse Vesikelmembraonproteine passet blots tau bestimmte Membraonproteine in dei Butenzellmembraon off jüst tau dei Hülle van annere Stäen in dei Zelle, so tau den Golgiapparaot.

Tausaome haren Schekman un Rothman Anfang van dei 1990er denn uck dorleggt, dat dei van Rothman funnen Suugdeiertproteine dör Gene kodiert werd, dei analog tau dei van Shekman funnen sec-Gene ut Hefen sünd. Schiens warket Hefen un Suugdeiertzellen orig ähnlick, dei Transportmechaonismus van eukaryotischke Zellen mutt somit evolutionär urold wän.

Jüst-in-Tied un eine Klammer

Eine Fraoge bleew aopen: Wo krigg dat Logistiksystem in dei Zelle dat hen, nich blots dei Stäe van dat Transportgaut sünners uck den Tiedpunkt tau'n Utläwern fastetauleggen?


Afännert nao dat Originaolbild van Magnus Manske/Wikimedia Commons

Eine fiene Instellung un eine pünktlicke Utgaobe ist so bi Nervenzellen affsolut nödig: Dei mäötet ehre Transmittersubstanzen bi dat Wiederleiten van dei Signaole pünktlick immer nau denn utläwern, wenn ein neuronaolet Signaol van ein vörschaltet Neuron dit vörgiff. In dit Problem har sick siet dei 1990er Johre dei darde Priesdräger fastebäten. Thomas Südhof, 1955 in Göttinen born un vandaoge an dei Universität Stanford, warkde domaols, nao siene Utbillung an dat Max-Planck-Institut för biophysikaolischke Chemie in Göttingen, an dei UT-Southwestern in Dallas, Texas, un unnersöchde dei Rulle, dei Kalziumionen bi den Prozess, dei Exozytose van synaptischke Vesikels bi Nervenzellen, spält. Dei Ca2+-Ionen werd in dei Zellen utgäben, kort vördem dei mit Transmitter upfüllten synaptischken Vesikels mit dei Membraon fusioneiert. Dornao mäötet dei Ionen an einen vermiddeln Rezeptor anbinnen, dat sei so ein Utgaobesignaol utlösen käönt. Südhof fünnt, dat sowat wohrhaft passeiert: Kalzium dockt an dat Sensorprotein Synaptotagmin an, wekket denn an dei treckschluterähnlicke Fusionsstä tüschken dei Buten-Neuronenmembraon un dei Vesikelmembraon aktiv werd. Tau dei glieken Tied giff ein tweidet van Südhof beschräben Protein siene Position an disse Stä up: dat Complexin, van dat man annimmp, dat et den Membraontreckschluter as eine Klammer tausaome hollt.


Thomas C. Südhof, © Thomas C. Südhof

Dör dei Wirkung van Kalzium un dör dei Hülpe van Synaptotagmin geiht disse aopen. Dei Menbraonfusion fang an, dei Transmitter werd freisettet un dat Nervensignaol wiederleitet — jüst in den Oogenblick, in den dei Kalziumaffgaobe den Startpunkt settet.

Transportproblem maoket Chaos

Dei Affgaobe van Neurotransmitters is aower blots in eine Hinsicht ein besünnern Fall van den vesikulären Zelltransport: Dei is bäter unnersöcht as dei wiss ähnlicken Mechaonismen, dei bi aale tau dei Rum un tau dei Tied stürten Vesikelfunktionen in dei Zelle affloopet. Dei Logistikmaschinerie spält nich blots bi dei Signaoltransduktion an dei neuronaole Synapse eine wichtige Rulle, sünners uck in dat Hormonsystem — so bi dei Affgaobe van Insulin — off in't Immunsystem bi dei Affwehr van Kranheiterreger dör freisette Moleküle van dei Affwehr van't Lief. Kien wunner, dat ein Utfall van dei mitmaoken Systeme bi'n Menschken uck eine heele Riege van unnerscheidlike Krankheiten achter sick her trecket. So korreleiert wisse Formen van dei Epilepsie woll mit ein Versäggen van eine Transportsystemversion bi dei Menschken, dei Schekman in Hefen fünd. Ein anneret van disse Gene is — in defekte Form — dei Ursaoke van eine schwore Autoimmunkrankheit: An dei verkehrte Stä tau dei verkehrte Tied van dei natürlicken Killerzellen affgäben Immunmodulatoren löste Attacken up dei eigen Zellen ut. Un uck wisse Krankheiten dör Bakterien häbbet mit dat Funktioneiern off Versäggen van den Vesikeltransport tau daun. Dat van den Tetanuserreger freisette Toxin blockiert tau'n Bispill dei Vesikelaffgaobe in wisse Neuronen un sorget so för dei typischken Spasmen, dei mit dei Krankeit upträen daut. Dat sünd blots ein poor Bispille för dei bekannten Probleme bi einen Utfall van dat Universaltransportsystem in dei Zellen.

Ein Regulationsfähler van dat bi so väle Physiologie-Prozesse mitwarken Transportsystem, so sägg dat Nobelprieskommitee, sorget in dei Zellen blots noch för dit: Chaos — mit eine Riege van Konsequenzen.

Dat is wisse Grund naug, för dei zellphysiologischke Grundlaogenforschkung van Rothman, Schekman un Südhof uck den Medizinnobelpries tau vergäben.


Originaolartikel hier
13.10.2013


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