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Endocytose heißt der Vorgang, mit dem Zellen Stoffe aus der Umgebung aufnehmen. Er findet jedoch nicht überall auf der Zellmembran statt, sondern die Zelle scheint spezifische "Türen" zu besitzen.
© Michael Ehlers (Ausschnitt)
Auch wenn unsere Körperzellen nicht über einen knurrenden Magen verfügen, sind sie doch auf eine regelmäßige Nahrungsaufnahme angewiesen. Sie stillen ihren Hunger, indem sie ihre Zellmembran hervorstülpen, um das Objekt der Begierde fließen lassen und schließlich als kleines Tröpfchen – Vesikel genannt – nach innen abschnüren.
Dieser als Endocytose bezeichnete Prozess dient nicht nur der Nahrungsaufnahme. Nervenzellen entfernen so auch Rezeptoren von der Zellmembran und senken damit ihre Empfindlichkeit. Denn an diese Rezeptoren binden wiederum Neurotransmitter, die benachbarte Neuronen abgegeben haben, und lösen damit ein Nervensignal aus.
Insbesondere an den so genannten dendritischen Dornen des Neurons – kleinen, verzweigten Ausstülpungen, an denen andere Nervenzellen anknüpfen – spielt sich ein ständiges Kommen und Gehen der Rezeptoren ab. Dabei gingen die Wissenschaftler bisher davon aus, dass die Endocytose der Rezeptoren an beliebigen Stellen der Zellmembran der dendritischen Dornen stattfindet.
Doch Michael Ehlers von der Duke University hatte da seine Zweifel. Zusammen mit Thomas Blanpied und Derek Scott gelang es ihm, die Endocytose bei einer Kultur von Nervenzellen zu beobachten. Sie markierten dazu Clathrine – Proteine, die auf der Zellinnenseite der Endocytosebläschen sitzen – mit einem Fluoreszenzfarbstoff.
Und der Farbstoff brachte es an den Tag: Die Clathrine waren nicht gleichmäßig verteilt, sondern verdichteten sich zu hot spots. Die Zellmembran führt demnach die Endocytose nur an bestimmten, ausgewählten Stellen durch.
"Bisher glaubte man, dass die Zellmembran einem Vorhang ähnelt, der an jeder Stelle Stoffe hindurch lassen kann", erläutert Ehlers das Ergebnis. "Doch die Nervenzelle gleicht eher einem Raum mit nur wenigen Eintrittspforten oder Türen."
Diese Türen bleiben dabei nicht immer an Ort und Stelle. Denn die hot spots der Clathrine veränderten sich mit dem Alter der Nervenzelle; erst bei ausgereiften Neuronen stabilisierten sie sich.
Da die Zelle nicht nur Nahrungspartikel und Rezeptoren über Endocytose aufnimmt, sondern auch Viren so ihren Weg ins Zellinnere finden, hoffen die Wissenschaftler auf eine klinische Anwendung ihrer neuen Erkenntnisse. Auch wenn diese wohl noch in ferner Zukunft liegt, betont Ehlers die grundlegende Bedeutung der Entdeckung: "Diese Membranabschnitte könnten die Vorhut einer ganzen Reihe von spezialisierten Membranstrukturen sein, die Proteine befestigen, sortieren und transportieren. Wir könnten schließlich eine ganz neue 'Mikroanatomie' von Nervenzellen entwickeln."
Dieser als Endocytose bezeichnete Prozess dient nicht nur der Nahrungsaufnahme. Nervenzellen entfernen so auch Rezeptoren von der Zellmembran und senken damit ihre Empfindlichkeit. Denn an diese Rezeptoren binden wiederum Neurotransmitter, die benachbarte Neuronen abgegeben haben, und lösen damit ein Nervensignal aus.
Insbesondere an den so genannten dendritischen Dornen des Neurons – kleinen, verzweigten Ausstülpungen, an denen andere Nervenzellen anknüpfen – spielt sich ein ständiges Kommen und Gehen der Rezeptoren ab. Dabei gingen die Wissenschaftler bisher davon aus, dass die Endocytose der Rezeptoren an beliebigen Stellen der Zellmembran der dendritischen Dornen stattfindet.
Doch Michael Ehlers von der Duke University hatte da seine Zweifel. Zusammen mit Thomas Blanpied und Derek Scott gelang es ihm, die Endocytose bei einer Kultur von Nervenzellen zu beobachten. Sie markierten dazu Clathrine – Proteine, die auf der Zellinnenseite der Endocytosebläschen sitzen – mit einem Fluoreszenzfarbstoff.
Und der Farbstoff brachte es an den Tag: Die Clathrine waren nicht gleichmäßig verteilt, sondern verdichteten sich zu hot spots. Die Zellmembran führt demnach die Endocytose nur an bestimmten, ausgewählten Stellen durch.
"Bisher glaubte man, dass die Zellmembran einem Vorhang ähnelt, der an jeder Stelle Stoffe hindurch lassen kann", erläutert Ehlers das Ergebnis. "Doch die Nervenzelle gleicht eher einem Raum mit nur wenigen Eintrittspforten oder Türen."
Diese Türen bleiben dabei nicht immer an Ort und Stelle. Denn die hot spots der Clathrine veränderten sich mit dem Alter der Nervenzelle; erst bei ausgereiften Neuronen stabilisierten sie sich.
Da die Zelle nicht nur Nahrungspartikel und Rezeptoren über Endocytose aufnimmt, sondern auch Viren so ihren Weg ins Zellinnere finden, hoffen die Wissenschaftler auf eine klinische Anwendung ihrer neuen Erkenntnisse. Auch wenn diese wohl noch in ferner Zukunft liegt, betont Ehlers die grundlegende Bedeutung der Entdeckung: "Diese Membranabschnitte könnten die Vorhut einer ganzen Reihe von spezialisierten Membranstrukturen sein, die Proteine befestigen, sortieren und transportieren. Wir könnten schließlich eine ganz neue 'Mikroanatomie' von Nervenzellen entwickeln."
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