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27. Januar 2020

Kiss and Run: Wie Zellen ihre Bestandteile trennen und recyceln

Was ist noch brauchbar und was kann entsorgt werden, vor dieser kniffligen Aufgabe stehen auch Zellen. Das Team von Prof. Anne Spang vom Biozentrum der Universität Basel hat nun eine zelluläre Maschinerie entdeckt, «FERARI» genannt, die noch brauchbare Proteine für’s Recycling aussortiert. In «Nature Cell Biology» erklären die Forscher, wie «FERARI» arbeitet und was so besonders daran ist.

Sortierende Endosomen (grün) und Recycling-Vesikel (magenta) in menschlichen Zellen.

Das Recycling, also die Wiederverwendung von Stoffen, ist energiesparend und ressourcenschonend. Kein Wunder, dass auch die Natur recycelt. In den Zellen trennen winzige Organellen, sogenannte Endosomen, das angelieferte zelluläre Material in Wert- und Abfallstoffe. 

Wie genau jedoch die Endosomen sortieren, lag bislang ziemlich im Dunkeln. Das Team von Prof. Anne Spang am Biozentrum, Universität Basel, hat nun mit «FERARI» einen wertvollen Akteur in diesem Prozess entdeckt. FERARI verteilt die rezyklierbaren Wertstoffe, hauptsächlich Transportproteine und Rezeptoren, und bringt sie in den zellulären Kreislauf zurück. So müssen wertvolle Zellbestandteile nicht ständig neu hergestellt werden, das spart nicht nur Energie, sondern auch Zeit.

Recycling und Entsorgung durch Endosomen
Endosomen sind kleine membran-umhüllte Bläschen im Inneren von tierischen und pflanzlichen Zellen. Während ihrer Reifung laufen Endosomen unterschiedliche Stadien durch, in denen sie verschiedene Aufgaben übernehmen. Die frühen Endosomen nehmen hauptsächlich Material auf, die reiferen sortieren das rezyklierbare Material aus und die späten Endosomen entsorgen den nicht wiederverwertbaren Rest. 

Verteilerstation «FERARI» 
In den sortierenden Endosomen, so hat das Team nun herausgefunden, fungiert FERARI als eine Art Verteiler. «FERARI besteht aus verschiedenen Proteinen und ist dafür zuständig, dass Recycling-Vesikel an den Sortier-Endosomen andocken und mit wiederverwendbarem Material beladen werden können», erklärt Prof. Anne Spang. 

Das Besondere an FERARI ist, dass es beides koordiniert, die Fusion von Endosom und Recycling-Vesikel (kiss) sowie das Abschnüren nach Beladung (run). Im Anschluss daran bringen die beladenen Vesikel ihre Fracht an den Einsatzort, die Zellmembran. «Unsere Arbeit widerspricht dem gängigen Dogma, welches davon ausgeht, dass die Recycling-Vesikel direkt vom Endosom abgeschnürt werden», so Spang. «Wir sind die ersten, die diesen «kiss-and-run» Mechanismus zeigen.

Störungen im Recycling mit Krankheiten assoziiert 
Funktioniert FERARI nicht einwandfrei, ist das Recycling in der Zelle beeinträchtigt. Störungen in zellulären Transport- und Recyclingprozessen können zu einer Vielzahl von Krankheiten führen, dazu zählen Krebs, Stoffwechsel- und neurodegenerative Erkrankungen. 

Originalbeitrag:
Jachen A. Solinger, Harun-Or Rashid, Cristina Prescianotto-Baschong and Anne Spang. FERARI is required for Rab11-dependent endocytic recycling. Nature Cell Biology; published online January 27, 2020

Kontakt: Kommunikation, Katrin Bühler