Forscher der University of Chicago entdecken erste Schritte im Zell-Zell-Adhäsionsprozess

Forscher der University of Chicago entdecken erste Schritte im Zell-Zell-Adhäsionsprozess
Forscher der University of Chicago entdecken erste Schritte im Zell-Zell-Adhäsionsprozess
Anonim

Forscher der University of Chicago beschreiben erstmals im Detail, wie benachbarte Hautzellen aneinander haften und dichte Barrieren bilden. Ohne dichte Versiegelungen könnte die Haut ihre primäre Funktion als kontinuierliche Barriere, die Keime fernhält und wichtige Körperflüssigkeiten drinnen hält, nicht erfüllen. Ihre Ergebnisse wurden in der Ausgabe des Journals Cell vom 21. Januar veröffentlicht.

"Wir wollten die molekularen Mechanismen verstehen, die es Epithelzellen ermöglichen, sich aneinander zu binden, um eine undurchlässige Barriere zu bilden", sagte Valeri Vasioukhin, Ph.D., Postdoktorandin im Labor von Elaine Fuchs, Ph.D., Amgen-Professorin für Molekulargenetik und Zellbiologie sowie Biochemie und Molekularbiologie. Fuchs ist Experte für Epithelzellen und Hautkrankheiten.

Die Forscher verwendeten Keratinozyten, eine Art Hautzelle, um die frühesten Stadien der Zell-Zell-Bindung zu untersuchen. Der erste Schritt zu einer festen Bindung zwischen Zellen ist die Bildung sogenannter Adhärenzverbindungen. Diese sind in fluoreszenzmikroskopischen Aufnahmen als gelbe Punkte auf den Außenmembranen benachbarter Zellen zu erkennen. Wissenschaftler nennen diese Punkte "puncta".

Da die Zell-Zell-Adhäsion von der Kalziumkonzentration abhängt, war Vasioukhin in der Lage, Zellen bei der Bildung von Puncta einzufangen. Niedrige Calciumspiegel hemmen die Zell-Zell-Adhäsion, sodass die Wissenschaftler den Adhäsionsprozess nach Zugabe von Calcium überwachen können.

"Was wir sahen, als wir die Kalziumkonzentration erhöhten, war die Bildung von zwei perfekten Reihen von Punkten oder Puncta entlang der Zellmembranen zwischen zwei benachbarten Zellen", sagte Vasioukhin.Puncta benachbarter Zellen reihen sich perfekt aneinander. Die Forscher nannten die übereinstimmenden Puncta-Reihen den "Adhäsionsreißverschluss".

Mehrere Stunden nachdem die Kalziumkonzentration erhöht wurde, beobachtete Vasioukhin, dass einige der Puncta in den Reihen zu einem Punkt verschmolzen. "Es ist, als ob die Puncta die Zähne eines Reißverschlusses sind, und wenn sich eine Adhäsionsverbindung zu bilden beginnt, schließt sich der Reißverschluss, um eine einzige kontinuierliche, versiegelte Barriere zwischen den Zellen zu bilden", erklärte Vasioukhin. „Die Genese von Adhäsionsverbindungen, die wir in unseren Fluoreszenzstudien so deutlich beobachtet haben, wurde noch nie zuvor beschrieben“, sagte Vasioukhin.

Die Forscher fanden auch heraus, dass sich Adhärenzverbindungen ohne Kalzium überhaupt nicht bilden, was die Theorie, dass Adhäsionsverbindungen kalziumabhängig sind, weiter untermauert.

Als nächstes sahen sich Fuchs und ihre Kollegen die puncta genauer an. Christoph Bauer, Postdoktorand in Fuchs' Labor und Co-Autor der Arbeit, bemerkte, dass die Hautzellen als Reaktion auf Kalzium fingerartige Fortsätze namens Filopodien aussenden.Filopodien von gegenüberliegenden Zellen berühren sich und gleiten aneinander vorbei, um ein "Zick-Zack"-Siegel zu bilden.

"Diese Finger sind vollgepackt mit Aktinfasern – fadenförmigen Strukturproteinen. Bemerkenswerterweise erzeugt die schnelle Polymerisation dieser Fasern an den Fingerspitzen die Kraft, sie in die Membranen benachbarter Zellen zu schleudern, wie Finger, die in einen Gummiballon stechen An den Spitzen dieser Finger bilden sich Punkte", erklärt Fuchs.

Nachdem sich die Puncta gebildet haben, beginnen Aktinfilamente in der Nähe der Puncta zu wachsen, verflechten die Finger immer enger miteinander und fördern die Zell-Zell-Adhäsion. Als Vasioukhin die Aktinfilamente mit Chemikalien zerstörte, konnten sich die Adhäsionsreißverschlüsse und Adhäsionsverbindungen nicht bilden.

Forscher wissen, dass Puncta aus den Proteinen E-Cadherin und Catenin bestehen, aber als Vasioukhin sich die Zusammensetzung der Puncta genauer ansah, fand er heraus, dass sie auch VASP und Mena enthielten, zwei Proteine, die für die Steuerung von Aktin wichtig sind Filamentwachstum.Als die Forscher die normale Funktion von VASP und Mena störten, konnten sich Adhärenzverbindungen nicht richtig bilden.

Mei Yin, eine Forschungstechnikerin, war auch Autorin des Papiers.

Beliebtes Thema