Wo Zellen Zeit verlieren

Wenn eine Zelle Signale aus ihrer Umgebung empfängt, geschieht dies häufig über eine Art Botenkette. Wie schnell dieses System arbeitet, haben Würzburger Forscher jetzt erstmals messen können. Während der Schritt durch die Zellmembran sehr schnell abläuft, lassen es die ersten “Reiter” im Zellinneren eher gemächlich angehen.

Die Botenkette nimmt ihren Anfang bei Rezeptoren in der Zellmembran. Diese registrieren einkommende Signale – beispielsweise in Form von Hormonen, Licht oder Duftstoffen – und verbreiten ihre Botschaft mit Hilfe von G-Proteinen im Zellinneren. “Über 50 Prozent der in Deutschland verschriebenen Medikamente greifen an Rezeptoren an, die mit G-Proteinen in Wechselwirkung treten”, erläutert Peter Hein von der Universität Würzburg. Umso wichtiger sei es, dieses Signalsystem im Detail zu verstehen.

Hein und seine Kollegen studierten die Geschwindigkeit der Botenkette an Kulturen menschlicher Zellen. Zunächst schleusten sie die Information für fluoreszierende Moleküle in die Gene der beteiligten Proteine ein. Dann reizten sie die Rezeptoren, in diesem Fall einen Adrenalin- bzw. einen Adenosinrezeptor, und beobachteten mit einem Fluoreszenzmikroskop, wann die Proteine aufleuchteten und so ihre Aktivierung anzeigten.

Von der Aktivierung des Rezeptors bis zur Anlagerung des zugehörigen G-Proteins dauert es demnach nur 50 Millisekunden, berichten die Forscher im “Journal of Biological Chemistry”. Bis nun das G-Protein in Aktion tritt und wiederum einen Teil von sich als “reitenden Boten” abspaltet, vergehen dagegen ganze 450 Millisekunden – für molekulare Vorgänge eine halbe Ewigkeit. Offenbar bestimme dieser Schritt die Arbeitsgeschwindigkeit der gesamten Kette, schließen Hein und Kollegen.

Forschung: Peter Hein, Francesca Rochais und Moritz Bünemann, Institut für Pharmakologie und Toxikologie und Rudolf-Virchow-Zentrum, Universität Würzburg; und andere

Veröffentlichung Journal of Biological Chemistry, Vol. 281(44), pp 33345-51, DOI 10.1074/jbc.M606713200

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Institut für Pharmakologie und Toxikologie, Uni Würzburg
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The Discovery of G Proteins