Exozytose

Ein fundamentaler, lebensnotwendiger Bestandteil zellulärer Kommunikation ist die regulierte Freisetzung (Exozytose) vesikulären Inhalts in den extrazellulären Raum. Die Sekretion von Neurotransmittern, Enzym- , Hormon- oder Gerinnungsfaktorenen ist ein regulierter, zellulärer Prozeß vieler Zellen. Während der Exozytose kommt es zu einer gerichteten Wanderung intrazellulär gelegener Vesikel zu Prädilektionsstellen der Plasmamembran. Der Vesikel bindet ("docking") und fusioniert ("fusion") mit der Plasmamembran der Zelle und sezerniert dabei seinen Inhalt in das umgebende Medium (z.B. ins Blut). Dabei verdrillen sich sogenannte Fusionsproteine der Vesikel und Plasmamembran miteinander. Dadurch kommt es zur Verschmelzung beider Membranen und der Inhaltsstoff kann die Zelle verlassen. Untersuchungen an neuronalen Zellen zeigen, daß der entscheidende Schritt der Membranfusion durch die Interaktion drei verschiedener Proteine vermittelt wird. Dabei verbindet sich ein vesikuläres transmembranöses Protein, das Synaptobrevin, mit zwei plasmamembranständigen Proteinen, dem Syntaxin und dem SNAP-25, zu einem stabilen, energetisch günstigeren ternären Komplex In unserer Arbeitsgruppe arbeiten wir an der Charakterisierung dieser Fusionsproteine in Epithel- (z.B. Alveolarzellen Typ II), Endothelzellen (z.B. HUVEC) und Krebszellen. Weiterhin versuchen wir mit Hilfe der Rasterkraftmikroskopie (Atomic Force Microscope, AFM) und der Konfokalen Laser Scanning Mikroskopie die Morphodynamik der Vesikelbewegung, der Vesikelfusion und letztlich die Exozytose an lebenden Zellen darzustellen. An lebenden exokrinen Pankreaszellen konnten wir bereits das Auftreten von Fusionsporen nach Stimulation zeigen.

Beteiligte Wissenschaftler:

Dr. Stefan W. Schneider, Prof. Dr. Reinhardt Jahn (MPI Göttingen), Dr. Rainer Ossig, Prof. Dr. Hans Oberleithner, Prof. Dr. John Geibel (Yale University, New Haven), Dr. Christian Rotsch (München), Dr. Ines Eue (Münster), PD Dr. Albrecht Schwab (Würzburg), Marianne Wilhelmi

Veröffentlichungen:

Zak, J., S.W. Schneider, I. Eue, T. Ludwig, H. Oberleithner: High-resistance MDCK-C7 monolayers used for measuring invasive potency of tumour cells. Pflugers Arch 440:179-183, 2000

Schneider, S.W., P. Pagel, C. Rotsch, T. Danker, H. Oberleithner, M. Radmacher, A. Schab: Volume dynamics in migrating epithelial cells measured with atomic force microscopy. Pflügers Arch 439:297-303

Schneider, S.W., M.E. Egan, B.P. Jena, W.B. Guggino, H. Oberleithner, J.P. Geibel: Continuous detection of extracellular ATP on living human lung epithelial cells by using atomic force microscopy. Proc Natl Acad Sci USA 96:12180-12185