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Genetik 24. Oktober 2007

Torhüter mit Tentakeln

Wie Schweizer Wissenschaftler in der Online-Ausgabe von Science berichten, regulieren Tentakel-bewehrte „Torwächter“ den Zutritt zum Zellkern. In jeder eukaryoten Zelle herrscht ein stetiger Austausch von Molekülen zwischen Zellkern und Zellplasma. Der Transport der verschiedenen Substanzen geschieht über Kernporenkomplexe. Diese Schleusen bestehen aus etwa dreißig verschiedenen Nukleoporinen, die symmetrisch um eine zentrale Pore angeordnet sind. In früheren Untersuchungen konnte das Forscherteam Prof. Dr. Ueli Aebi vom Biozentrum der Universität Basel bereits zeigen, dass diese Proteine ungefaltet wie Tentakel aus der Pore ragen und eine pilzkopfartige Barriere für größere Moleküle bilden.
Jetzt haben die Wissenschaftler anhand von rasterelektronenmikroskopischen In-vitro-Messungen gezeigt, wie größere Moleküle aktiv durch die Kernporenkomplexe gelangen. Die Cargomoleküle müssen sich zunächst mit bestimmten Transportrezeptoren (Karyopherin-beta1) verbinden. Bei der Passage durch die Pore binden diese Transportrezeptoren dann an die „Tentakelproteine“, die Torwächter der Pore.
Ausgelöst durch diese Bindung, kollabieren die Tentakel und ziehen damit den gebundenen Transportrezeptor zusammen mit dem Cargomoleküle durch die Pore ins Kerninnere. Ein weiteres Protein im Kern (RanGTP) kehrt diesen Prozess wieder um: die Bindung der Transportrezeptoren mit den Tentakeleiweißen wird gelöst, das Cargomolekül wird im Kern freigesetzt, die Tentakelproteine strecken sich und die pilzkopfartige Barriere kann wieder Moleküle am Eintritt in die Pore hindern.
Die Prozesse, die beim Transport durch die Kernmembran in und aus dem Kern ablaufen, spielen sich in Größenordnungen von Nanometern ab. Daher untersuchen die Wissenschaftler die Vorgänge auch rasterelektronenmikroskopisch im Nanometermaßstab. Sie untermauerten diese Erkenntnisse zusätzlich mit In-situ-Beobachtungen an Oozyten und klärten damit den selektiven Transport von Molekülen durch die Kernmembran weitestgehend auf.

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