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Membranlipide organisieren Zelleigenschaften

Das Labor von Giulio Superti-Furga am CeMM Forschungszentrum für Molekulare Medizin der Österreichischen Akademie der Wissenschaften entdeckte ein grundlegendes Organisationsprinzip, das hinter der Regulation biologischer Materie steckt. Demnach lassen sich die Lipid-Lipid Co-Regulationen in der Zellmembran als ringförmiges Netzwerk darstellen.

die Lipid-Lipid Co-Regulationen in der Zellmembran als ringförmiges Netzwerk darstellen. Dieses  Netzwerk zeigt, wie sich die Lipide (Farben repräsentieren verschiedene Lipidklassen) wechselseitig in  Menge und Zusammensetzung beeinflussen, was u.a. eine entscheidende Rolle für die Immunantwort der Zelle spielt.
Die Lipid-Lipid Co-Regulationen in der Zellmembran lassen sich als ringförmiges Netzwerk darstellen. Dieses Netzwerk zeigt, wie sich die Lipide (Farben repräsentieren verschiedene Lipidklassen) wechselseitig in Menge und Zusammensetzung beeinflussen, was u.a. eine entscheidende Rolle für die Immunantwort der Zelle spielt.

 

Wiener Forscher um den CeMM-Leiter Giulio Superti-Furga sowie die Mitarbeiter Marielle Köberlin, Berend Snijder, Leonhard Heinz und die Co-Autoren schlagen einen über verschiedene Zellarten und Lebewesen hinweg konservierten „Code“ für die Organisation von Lipiden und deren Veränderung im Rahmen von Stoffwechselprozessen vor. In den Fachzeitschriften „Cell“ und „Cell Reports“ publizierten sie zwei Studien zur Regulation von Lipiden an der Zelloberfläche: Diese  besteht aus einer Lipid-Membran und den Membran-Proteinen. Letztere sind beispielsweise Rezeptoren, welche Signale von außen aufnehmen und als solche anschließend in den Zellkern weiterleiten.

Zwei zeitgleich, in den renommierten Fachmagazinen Cell und Cell Reports, veröffentlichte Arbeiten, des Labors von Prof. Giulio Superti-Furga, offenbaren einen unerwarteten Regulationsmechanismus der Fettbestandteile unserer Zellen. In den zwei Studien des CeMMForschungszentrums für Molekulare Medizin der Österreichischen Akademie der Wissenschaften untersuchten die WissenschaftlerInnen die Rolle von Lipiden in der Immunantwort. Marielle Köberlin, Berend Snijder, Leonhard Heinz und Kollegen haben dabei ein ringförmiges Organisationsprinzip entdeckt, das die Regulation von Membranlipiden beschreibt. Insbesondere konnten die ForscherInnen zeigen, dass die Immunantwort von derzellulären Lipidkomposition abhängig ist,und durch den neu entdeckten „Regulierungscode“ in einer Weise vorhergesagt werden kann, wie es bis dato noch nicht möglich war.
Zwei zeitgleich veröffentlichte Arbeiten des Labors von Prof. Giulio Superti-Furga offenbaren einen unerwarteten Regulationsmechanismus der Fettbestandteile in Zellen. In den zwei Studien wurdedie Rolle von Lipiden ind er immunantwort untersucht. Marielle Köberlin, Berend Snijder, Leonhard Heinz und Kollegen entdeckten dabei ein ringförmiges Organisationsprinzip, das die Regulation von Membranlipiden beschreibt. Insbesondere konnten dargelegt werden, dass die Immunantwort von der zellulären Lipidkomposition abhängig ist und durch den neu entdeckten „Regulierungscode“ in einer Weise vorhergesagt werden kann, wie es bis dato noch nicht möglich war.

 

In einer der Studien dienten Makrophagen als „Modell“. Die Forscher sind in der Lage, die Mengen von 245 verschiedenen Lipiden an der Zellmembran genau zu bestimmen. Sie untersuchten deren Zusammensetzung und ihre Veränderung im Zuge von Stoffwechselprozessen anhand der Auswirkungen des Ausschaltens von neun Enzymen, die dabei eine Rolle spielen. Dabei stellte sich heraus, dass  es offenbar ein Netzwerk an Co-regulierten Lipiden in und an der Zelloberfläche der Makrophagen gibt. Wenn man dieses visualisiere, zeige sich eine Interdependenz zwischen Hunderten verschiedenen Lipiden der Zellmembran. Superti-Furga zufolge handelt es sich beinahe um ein fast perfektes ringförmiges Netzwerk, einen übergeordneten ‚“Code“.

Noch ist die Funktion von rund 90 Prozent der Lipide der Zellmembranen unbekannt. Die Wissenschaftler gehen aber davon aus, dass man deren wahrscheinliche Funktion vorhersagen kann. So könne man etwa voraussagen,  welche Zellmembran-Bestandteile bei Entzündungen oder der Unterdrückung entzündlicher Prozesses eine Rolle spielen. Darüber hinaus lasse sich eruieren, welche Membranbestandteile bei solchen Abläufen hinaufreguliert und welche gebremst werden.

Eine am 30. Juni im Fachjournal Cell Reports  erschienene Arbeit stellte an Makrophagen dar, dass das Enzym SMPDL3B bei Aktivierung eine Entzündungsreaktion bremst. Dies erfolgt den Forschern um Leonhard X. Heinz zufolge über die Veränderung der „Flüssigkeit“ der Zellmembran. Mäuse ohne das Enzym zeigten hingegen auf entsprechende Reize verstärkte Entzündungszeichen. Die Abläufe sind jedenfalls wichtig für die angeborene Immunantwort.

Marielle S. Köberlin, Berend Snijder, Leonhard X. Heinz, Christoph L. Baumann, Astrid Fauster, Gregory I. Vladimer, Anne-Claude Gavin, Giulio Superti-Furga
A Conserved Circular Network of Coregulated Lipids Modulates Innate Immune Responses
Cell 162, July 2, 2015: 1-14. DOI: 10.1016/j.cell.2014.05.051

Leonhard X. Heinz, Christoph L. Baumann, Marielle S. Köberlin, Berend Snijder, Riem Gawish, Guanghou Shui, Omar Sharif, Irene M. Aspalter, André C. Müller, Richard K. Kandasamy, Florian P. Breitwieser, Andreas Pichlmair, Manuela Bruckner, Manuele Rebsamen, Stephan Blüml, Thomas Karonitsch, Astrid Fauster, Jacques Colinge, Keiryn L. Bennett, Sylvia Knapp, Markus R. Wenk, Giulio Superti-Furga
The Lipid-Modifying Enzyme SMPDL3B Negatively Regulates Innate Immunity
Cell Reports 11, June 30, 2015: 1–10. DOI: 10.1016/j.celrep.2015.05.006

Quelle: APA

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