Zellen wissen, wo vorne und hinten ist

Die Fähigkeit von Blutzellen, sich im Körper gezielt in und zu Organen zu bewegen, ist essentiell für das gesamte Blut- und Immunsystem. Professor Harald Illges, FB Angewandte Naturwissenschaften, ist an einem internationalen Projekt zur Zellkommunikation mit Wissenschaftlern aus der Schweiz, Italien, Australien und Deutschland federführend beteiligt.

Zellen sind von einer Membran umgeben, die hauptsächlich aus verschiedenen Lipiden und Proteinen mit funktionellen Eigenschaften besteht. Die Verteilung dieser Moleküle verändert sich zielgerichtet, sobald Zellen miteinander kommunizieren. Moleküle, die an der Kommunikation beteiligt sind, werden an die Stellen gebracht, wo der Kontakt zwischen den Zellen stattfindet. Dabei richtet sich die gesamte Zelle aus, das heißt, auch innerzelluläre Strukturen sind in diesen Prozessen involviert.

Zellen aus dem Blut, die kommunizieren oder Signale senden und empfangen, entwickeln darüber hinaus auch Eigenschaften, die es ihnen erlauben, im Körper zu wandern, um beispielsweise an einen Entzündungsherd zu gelangen und eine lokale Infektion zu bekämpfen. Es gibt dabei ein Vorne und Hinten - wodurch die Richtung der Wanderung festgelegt ist: Die Zellen weisen eine Polarität auf.

Die Fähigkeit der Blutzellen, sich im Körper in und zu den verschiedenen immunologischen Organen wie Milz, Thymus oder Lymphknoten zu bewegen, ist essentiell für das gesamte Blut- und Immunsystem. Schon die Bildung der Blutzellen aus den Stammzellen des Knochenmarks ist hiervon betroffen. Die an diesen Prozessen beteiligten Moleküle sind ein aktuelles Forschungsfeld. Eine wichtige Frage dabei ist, ob die Blutzellen bereits in den frühesten Stadien ihrer Entwicklung sowohl molekular als auch zellulär eine gewisse Polarität aufweisen oder ob dies von außen gesteuert wird.

Die Forschergruppe hat herausgefunden, dass sich die beiden Moleküle Flottilin-1 und -2 bereits vor der Polarisierung von weißen Blutzellen sowie in den Stammzellen, aus denen alle Arten von Blutzellen gebildet werden, eine Polarität festlegen, an der sich anschließend andere Moleküle orientieren. Die Ergebnisse legen nahe, dass die Flottiline an der Organisation der Polarität sowohl bei der interzellulären Kommunikation von Blutzellen als auch bei der Wanderung von Blutzellen eine Rolle spielen. Dabei scheinen die Flottiline diese Rolle nur im Immunsystem zu spielen, nicht jedoch in anderen polaren Zellen.

Die an dieser Kommunikation beteiligten Moleküle werden auf eine ganz bestimmte Art und Weise in der Zellmembran angeordnet. Die wichtigsten, direkt an den ausgetauschten Signalen beteiligten Moleküle befinden sich in der Mitte des Kontaktes und andere, die beispielsweise die Zellen zusammenhalten, befinden sich ringförmig darum. Es konnte gezeigt werden, dass sich die Flottiline in der Mitte der immunologischen Synapse befinden, was ihre Bedeutung hervorhebt.

Die Forschungsergebnisse sind das Resultat einer internationalen Kooperation und werden in PLoS publiziert. Die Partner sind neben Professor Illges aus dem Fachbereich Angewandte Naturwissenschaften der Hochschule Bonn-Rhein-Sieg unter anderem Wissenschaftler der Unis Zürich, Konstanz, Düsseldorf und New South Wales sowie Padua und einer Klinik in Sidney sowie des Max-Planck-Instituts für Molekulare Zellbiologie und Genetik in Dresden.