Gemeinsam stärker: Wie Proteinfilamente interagieren

So wie Skelett und Muskulatur den menschlichen Körper bewegen und in Form halten, werden alle Zellen des Körpers durch ein Zellskelett stabilisiert und bewegt. Im Gegensatz zu unserem Skelett ist dieses Zellskelett ein sehr dynamisches Gebilde, das sich ständig verändert und erneuert. Es besteht aus verschiedenen Arten von Proteinfilamenten, zu denen Zwischenfilamente und Mikrotubuli gehören. Nun ist es einem Forscherteam der Universität Göttingen erstmals gelungen, eine direkte Wechselwirkung zwischen Mikrotubuli und Zwischenfilamenten außerhalb der Zelle zu beobachten und auch quantitativ zu messen. Die Ergebnisse der Studie wurden veröffentlicht in Naturkommunikation.

Mikrotubuli sind dynamische Filamente, die ständig wachsen und schrumpfen und auf diese Weise für viele wichtige Prozesse in Zellen verantwortlich sind. Das Forscherteam beobachtete, dass die Zwischenfilamente die Mikrotubuli stabilisieren: Wenn den Mikrotubuli Zwischenfilamente hinzugefügt werden, wird die Schrumpfung entfernt und somit die Lebensdauer der Mikrotubuli verlängert. Um festzustellen, ob dies wirklich auf die direkten Wechselwirkungen zwischen den beiden Filamenten zurückzuführen ist, wurde ein einzelner Mikrotubulus gekreuzt mit einem einzelnen Zwischenfilament positioniert.

Dr. Laura Schaedel, die sich mit Charlotta Lorenz (Doktorandin am Institut für Röntgenphysik der Universität Göttingen) die Erstautorenschaft der Publikation teilt, erklärt: „Das Zwischenfilament wurde am Mikrotubulus als Bogen an einem Violinsaite.“ Lorenz fügt hinzu: „Dadurch können sich die beiden Filamente miteinander verbinden. Diese Bindung wird jedoch bald darauf durch das Ziehen wieder gebrochen. Der Vorgang des „Reißens“ gibt Aufschluss über die Festigkeit der Verklebung. „Professor Stefan Klumpp vom Institut für Komplexe Systemdynamik der Universität Göttingen, der das Projekt gemeinsam mit Professorin Sarah Köster vom Institut für Röntgenphysik leitete, sagte:“ Außerdem haben wir anhand von Modellen und Simulationen gezeigt, dass die Wechselwirkung the führt zur Stabilisierung.” Die Stabilisierung dynamischer Mikrotubuli kann für biologische Zellen ein wichtiges Thema sein, um beispielsweise ihre lokale Stabilität zu regulieren. „Die von uns beobachteten Wechselwirkungen sind wichtig, weil sie ein besseres Verständnis zellulärer Prozesse ermöglichen“, erklärt Köster.

Diese Ergebnisse sind wiederum für das Verständnis vieler anderer Prozesse relevant, beispielsweise in kranken Zellen. Die neue Methode, die tatsächliche Interaktion zweier unterschiedlicher Biopolymere direkt zu messen, lässt sich auch auf andere Proteinfilamente sowie nicht-organische Fasern anwenden.

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Originalpublikation: Laura Schaedel*, Charlotta Lorenz*, Anna V. Schepers, Stefan Klumpp # und Sarah Köster #: Vimentin Intermediate Filaments Stabilize Dynamic Microtubules by Direct Interactions, Nat. Verbreitet. 2021. Doi: 10.1038 / s41467-021-23523-z. Text auch hier verfügbar: https: //www.Natur.mit/Artikel/s41467-021-23523-z

(* gleicher Beitrag; # korrespondierender Autor)

Kontakt:

Professorin Sarah Köster

Universität Göttingen

Institut für Röntgenphysik

Friedrich-Hund-Platz 1, 37077 Göttingen, Deutschland

Telefon: +49 (0) 551/3929429

E-Mail: [email protected]

http: // www.uni-göttingen.von/Entwicklungslabor

Professor Stefan Klumpp

Universität Göttingen

Institut für Dynamik komplexer Systeme

Friedrich-Hund-Platz 1, 37077 Göttingen, Deutschland

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