Wenn Zellen zu Kannibalen werden

Max-Planck-Wissenschaftler beschreiben Mechanismus der partiellen Phagozytose

8. Oktober 2019

Zellen sind nicht zimperlich und knabbern schon mal ihren Partner an, um ihn möglichst schnell wieder los zu werden. Dieser als Trogozytose (gr. trogo = nagen) bezeichnete Mechanismus ist wichtig für die Zellsortierung und spielt unter anderem eine Rolle bei der Embryonalentwicklung und der Interaktion zwischen Tumor- und Immunzellen. Wissenschaftler haben nun wichtige Faktoren entdeckt, die das Zellknabbern koordinieren.

Um eine enge Verbindung möglichst schnell wieder zu lösen, knabbern Zellen ihrem Gegenüber ein Stück Zellmembran ab. Dabei verbindet sich der ephrin-Ligand der einen Zelle (rot) mit dem Eph-Rezeptor der Nachbarzelle (grün). Anschließend verschlingt die Nachbarzelle den relativ großen Rezeptor-Ligand-Komplex (gelb).

„Bis dass der Tod euch scheidet“ – soweit lassen es Zellen meist nicht kommen, doch zur Trennung durch Trogozytose gehört tatsächlich auch ein Stück Kannibalismus.

Zellen treten häufig über den ephrin/Eph-Signalweg miteinander in Kontakt. Dabei verbindet sich der ephrin-Ligand der einen Zelle (im Video rot) mit dem Eph-Rezeptor der Nachbarzelle (grün). Anschließend verschlingt die Nachbarzelle den relativ großen Rezeptor-Ligand-Komplex (gelb), reißt dem Nachbarn praktisch die ausgestreckte Hand ab, und ermöglicht so die Trennung. Immerhin, beide Zellen überleben, im Gegensatz zur Phagozytose.

Die Forscher fanden heraus, dass die ephrin/Eph gesteuerte Trans-Endozytose Eigenschaften der Trogocytose aufweist. „Während die Phagozytose, also die Einverleibung einer ganzen Zelle durch eine zweite, gut beschrieben ist, ist über die Trogozytose kaum etwas bekannt“, berichtet Jingyi Gong vom Max-Planck-Institut für Neurobiologie in Martinsried. „Wir wollten verstehen, was da genau passiert.“

Es ist bekannt, dass Trogozytose auch eine wichtige Rolle bei der Entwicklung des Nervensystems spielt. Ein besseres Verständnis der Trogozytose und der Rolle von ephrin/Eph könnte auch einen Weg für neue regenerative Therapien bei Verletzungen oder Krankheiten des Nervenssystems aufzeigen.

Was passiert beim Zellknabbern?

Für eine Antwort schaute sich das internationale Team mit Forschern aus der Abteilung von Rüdiger Klein und der Universität Toronto (Kanada) die Trogozytose live per Fluoreszenzmikroskopie an und analysierte die beteiligten Proteine.

Die Wissenschaftler und Wissenschaftlerinnen haben entdeckt, dass sich ein bereits aus der Phagozytose bekanntes Protein, Gulp1 (engl. gulp = schlucken), büschelweise am ephrin-Eph-Komplex beider Zellen vorübergehend anreichert. Daraufhin werden oftmals gegenseitig die Büschel zusammen mit dem ephrin/Eph-Komplex von den Nachbarzellen verschlungen. Unterstützt wird Gulp1 dabei von Tiam2, einem Protein, das die Reorganisation des Zytoskeletts anregt. Zudem rekrutiert Gulp1 das Protein dynamin und initiiert so den Internalisierungsprozess an der Membran.

„Damit haben wir gezeigt, dass an der ephrin/Eph Trogozytose Mechanismen beteiligt sind, die auch bei der Phagozytose eine Rolle spielen“, sagtThomas Gaitanos, der Ko-Erstautor der Studie. In zukünftigen Studien will das Wissenschaftlerteam herausfinden, unter welchen Bedingungen es im intakten Gehirn zur Trogozytose kommt und ob sich diese Fähigkeit für die Regeneration von verletzten Gehirnbereichen ausnutzen lässt.

ephrin/Eph Trogozytose

Zwei Zellen treten miteinander in Kontakt, um sich dann nach über einer Stunde voneinander zu lösen (ephrin-Ligand: rot, Eph-Rezeptor: grün, Rezeptor-Ligand-Komplex: gelb).

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