Molekulare Motoren: Saarbrücker Physiker untersuchen Regulationsmechanismen der Zelle

02.07.2012: Damit Prozesse auf zellulärer Ebene reibungslos ablaufen können, bedarf es regulierender Mechanismen. Doch wie laufen diese Prozesse ab? Physiker der Universität des Saarlandes im Team um Professor Karsten Kruse nehmen solche Zellprozesse genauer unter die Lupe. Das Hauptaugenmerk der Forscher liegt dabei auf dem Zytoskelett der Zellen, das unter anderem für die Stabilität der Zelle verantwortlich und an der Zellteilung beteiligt ist. Es besteht aus fadenförmigen Molekülen, sogenannten Filamenten. In einer Studie sind die Saarbrücker Wissenschaftler der Frage nachgegangen, wie die Länge dieser Moleküle reguliert wird. Die Studie wurde nun im Fachjournal Physical Review Letters veröffentlicht.

Ähnlich wie das Skelett den Körper stützt, verleiht das Zytoskelett der Zelle Stabilität. Darüber hinaus ist es auch an der Zellteilung beteiligt und sorgt dafür, dass Transportvorgänge im Inneren der Zelle reibungslos verlaufen. Dem Zellskelett kommen somit viele wichtige Aufgaben zu. Jedoch handelt es sich bei diesem Skelett nicht – wie es der Name vermuten lassen könnte – um ein starres Gebilde. Es besteht aus beweglichen Molekülketten, den Filamenten. „Diese Filamente wachsen und schrumpfen ständig“, erklärt Physik-Professor Karsten Kruse von der Saar-Uni. Betrachtet man sie aber unter dem Mikroskop, scheint es so, als hätten sie immer die
gleiche Länge. „Die Länge dieser Fäden muss also über einen Mechanismus geregelt werden“, erklärt Kruse weiter.

In ihrer Studie haben die Forscher der Saar-Uni nun untersucht, wie die Zelle die Länge dieser Ketten reguliert. „Für die Länge sind unter anderem sogenannte Motorproteine verantwortlich“, sagt Kruse. „Sie bewegen sich entlang der Filamente und kürzen sie, wenn sie zu lang werden.“

Die Physiker haben festgestellt, dass sich bei diesem Prozess ein Gleichgewicht einstellt, das für eine Regulierung sorgt. „Sind die Molekülketten kurz, ist die Wahrscheinlichkeit geringer, dass sich die Motorproteine an die Ketten anlagern und sie kürzen“, erklärt Kruse. Umgekehrt sei dies bei langen Ketten der Fall. Da hier die
Wahrscheinlichkeit größer ist, dass sich die molekularen Motoren an die Ketten anlagern und sie kürzen können.

Mit ihrer Arbeit zu den zellulären Regulationsmechanismen helfen die Physiker der Saar-Uni um Professor Kruse auch Biologen und Medizinern, Zellprozesse besser zu verstehen.