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Aufsicht auf 17 Hautzellen, die gerade eine Hautöffnung verschließen. Die Membranen sind in Schattierungen von braun und grün dargestellt, damit einzelne Zellen sichtbar werden.
Aufsicht auf 17 Hautzel­len, die gerade eine Hautöff­nung verschlie­ßen. Die Membra­nen sind in Schat­tie­run­gen von braun und grün darge­stellt, damit einzelne Zellen sicht­bar werden.Bild: AK Frangakis

Wissen­schaft­ler der Goethe Univer­si­tät Frank­furt haben nun zusam­men mit Kolle­gen des European Molecu­lar Biology Labora­tory (EMBL) und der Univer­si­tät Zürich die Fusion der Hautzel­len auf moleku­la­rer Ebene untersucht.

Sie verhal­ten sich dabei wie ein moleku­la­rer Reißver­schluss, berich­ten die Forscher in der aktuel­len Ausgabe der Fachzeit­schrift „Nature Cell Biology”. Als Modell­sys­tem wählten Mikhail Eltsov und Kolle­gen Embryo­nen von Frucht­flie­gen. Ähnlich wie der Mensch, haben diese während ihrer Entwick­lung auf ihrem Rücken eine große Hautöff­nung, die sie schlie­ßen müssen, um weiter wachsen zu können. Den Prozess nennt man „zipping”, da die zwei Seiten der Haut ähnlich wie ein Reißver­schluss geschlos­sen werden.

Moleküle arbei­ten wie kleine Maschinen

Um zu erfor­schen, wie der Hautver­schluss genau vor sich geht, verwen­de­ten die Wissen­schaft­ler eines der besten Elektro­nen­mi­kro­skope. „Mit unserem Elektro­nen­mi­kro­skop können wir die moleku­la­ren Kompo­nen­ten in der Zelle sehen. Sie arbei­ten wie kleine Maschi­nen daran, die Haut zu verschlie­ßen. Aus einem Abstand betrach­tet sieht es aus, als ob die Hautzel­len einfach mitein­an­der verschmel­zen; wenn wir aber hinein zoomen, wird deutlich, dass Zell-Membra­nen, moleku­lare Maschi­nen und andere zellu­läre Kompo­nen­ten betei­ligt sind”, erklärt Mikhail Eltsov von der Goethe-Universität.

Als erstes beobach­te­ten die Forscher, dass Zellen ihre gegen­über liegen­den Nachbarn aufspü­ren. Haben sie ihn gefun­den, entwi­ckeln sie als nächs­tes einen moleku­la­ren Klett­ver­schluss (eine Adhäsi­ons­ver­bin­dung), die sie fest mit dem Gegen­über verbin­det. Die neue und unerwar­tete Entde­ckung dieser Studie war, dass kleine Protein-Röhrchen in der Zelle, die Mikro­tu­buli, sich an den moleku­la­ren Klett­ver­schluss heften und anschlie­ßend selbst auflö­sen. Das führt dazu, dass sich die gesamte Haut zum Wundbe­reich hin zieht und sich über die offene Hautstelle ausbrei­tet wie eine Decke.

Die Wunde sieht schnell verschlos­sen aus

„Sehr erstaun­lich war auch die enorme Plasti­zi­tät der Membra­nen bei diesem Vorgang, die zur schnel­len Heilung der Hautöff­nung beitrug. Wenn fünf bis zehn Zellen ihren entspre­chen­den Nachbarn gefun­den haben, sieht die Wunde bereits verschlos­sen aus”, sagt Achil­leas Franga­kis von der Goethe Univer­si­tät Frank­furt, der wissen­schaft­li­che Leiter der Studie.

Die Wissen­schaft­ler hoffen, dass diese Studie neue Wege für das Verständ­nis der epithe­lia­len Plasti­zi­tät eröff­nen wird. Für sie ist es auch von Inter­esse, die struk­tu­relle Organi­sa­tion der Adhäsi­ons­ver­bin­dun­gen zu verstehen.