Wann immer Zellen im Körper herumwandern und ihrer Arbeit nachgehen, tasten sie mit fadenförmigen Anhängseln, den Filopodien, ihre nähere Umgebung ab. Dabei sind die Bewegungen der Zellärmchen sehr flexibel und vielseitig, wie ein Forscherteam nun beobachtet hat. Allerdings ähneln sie sich bei sehr unterschiedlichen Zelltypen überraschend stark. Die molekularen Details, mit denen die Zellfangarme sich drehen und biegen, um Fremdkörper heranzuholen oder als Stemmeisen eine Nachbarzelle anzugreifen, ist zwar komplex; der Mechanismus läuft aber an gewebeinvasiven Krebszellen oder körpereignen Abwehrzellen ziemlich gleich ab.

Für die Untersuchungen haben Biophysiker um Natascha Leijnse vom Niels-Bohr-Institut in Kopenhagen optische Pinzetten benutzt und in einem Konfokalmikroskop beobachtet, wie die Filopodien arbeiten. Im Prinzip wie in Skelettmuskeln gleiten hier Aktin- und Myosinfilamente aneinander entlang, um die Fadenanhängsel in unterschiedlichster Art zu bewegen: Sie knicken ein, produzieren Zugkräfte, kürzen und strecken sich und ändern ihre Form. Zudem können die Zellen offenbar in ein Bewegungssuchmuster schalten, in dem sie mit den Filopodien den Raum um sich herum dreidimensional abtasten und scannen.

Dieses Muster beobachteten die Forscher in ihren in »Nature Communications« beschriebenen Experimenten. Die Bewegung beruht auf der Anordnung der Proteinfilamente im Inneren der Filopodien: Myosin ist um zentrale Aktinketten auf eine Art herumgewickelt, die den Tentakel beim Zusammenziehen eine stereotype Bewegung vollziehen lässt. An Zellen kreiseln die Filopodien dadurch so, dass sie den näheren Raum nach und nach flächendeckend abtasten. Und dieser Mechanismus läuft bei unterschiedlichen Zellen überraschend gleich ab, wie die Forschenden herausfanden: Die Tentakelarme arbeiten bei Brustkrebszellen wie bei ausgereiften, spezialisierten Gewebezellen und flexibel entwicklungsfähigen Embryonalzellen sowie vielen weiteren Zelltypen identisch.

In einem modellartigen Filopodien-Nachbau der beobachteten Muskelfilament-Struktur bestätigte sich dann die Vermutung der Forscher, dass vor allem die räumliche Struktur von Aktin und Myosin für die charakteristische Verdrehung aktiver Tentakel notwendig ist: Wenn die Ketten im Modell Kräfte wie im biologischen Original auf den kompakten Zentralbereich ausüben und zudem geeignet spiralförmig angeordnet sind, dann erzeugt dies die typische Bewegung der Tentakel. Womöglich eröffnet das neue Optionen für Angriffe auf invasive Krebszellen, hoffen die Forscher – weil solche Krebszellen besonders auf die Funktion ihrer Zellanhängsel angewiesen sein dürften.