Was die Haut zusammenhält

Das Gen PATJ fördert die Stabilität von Epithelien

26.11.2012 - Deutschland

Das Gen PATJ unterstützt die Stabilität der Zell-Zell-Kontakte von Epithelzellen. Es fördert auf diese Weise die Integrität von Epithelien; also des Gewebes, dass die inneren und äußeren Oberflächen des Körpers bekleidet. Das haben Wissenschaftler der Universität Regensburg nachgewiesen. Die Untersuchungen des Forscherteams um Prof. Dr. Michael Krahn vom Institut für Anatomie (Molekulare und Zelluläre Anatomie) sind vor Kurzem im Journal of Cell Biology erschienen.

Alle äußeren und inneren Körperoberflächen (u.a. die Haut oder die Darmschleimhaut) sind von Epithelzellen bedeckt. Diese Zellen liegen dicht beieinander und weisen somit eine ganze Reihe von Zell-Zell-Kontakten auf. Ein weiteres Merkmal von Epithelzellen ist ihre strukturelle Ausrichtung oder Polarität: Sie besitzen eine apikale Seite, die dem Äußeren (etwa der Hautoberfläche) zugewandt ist, sowie eine basale Seite, die mit dem darunter liegenden Gewebe verbunden ist. Diese Zellpolarität ist eine essentielle Voraussetzung für die Funktionalität von Epithelien, so dass beispielsweise Nährstoffe aus dem Darminneren apikal aufgenommen werden oder – basal – Botenstoffe in Richtung Blutgefäße abgegeben werden können.

Verschiedene Gene regulieren die Polarität von Epithelzellen. Forscher der Universität Regensburg haben jetzt die Bedeutung des Gens PATJ (Pals1-Associated Tight-Junction Protein) näher untersucht. Bei diesem Gen – das sich in vielen Lebewesen vom Wurm über die Taufliege bis hin zum Menschen findet – handelt es sich um ein sogenanntes Adaptorprotein, das an andere Proteine bindet und so deren Funktion beeinflusst. Bislang war man davon ausgegangen, dass PATJ eine wichtige Rolle bei der Zellpolarität von Epithelzellen spielt. Für die Erforschung der Funktion von PATJ haben die Regensburger Wissenschaftler einen mutanten Fliegenstamm gezüchtet, bei dem dieses Gen gezielt deaktiviert wurde.

Die Untersuchungen ergaben, dass PATJ zwar für die Ausrichtung der apikal-basalen Zellpolarität entbehrlich ist. Dennoch erwiesen sich die mutanten Fliegen als nicht lebensfähig: Sie starben am Ende ihrer Entwicklungsphase. Krahn und sein Team konnten hier zeigen, dass PATJ die Stabilität der Zell-Zell-Kontakte von Epithelzellen sichert, indem es die Aktivierung des Motorproteins Myosin II unterstützt, das wiederum zusammen mit dem Strukturprotein Aktin die Zellform festigt. Ist somit PATJ in einem Organismus inaktiviert, kann die apikal-basale Zellpolarität anfänglich noch beibehalten werden. Bei größeren Veränderungen der Epithelien – beispielsweise bei der Metamorphose der Larve zur erwachsenen Fliege – kommt es dann aber zu gravierenden Störungen durch eine herabgesetzte Aktivierung des Motorproteins Myosin II.

Die Regensburger Forscher wollen nun herausfinden, ob sich die von ihnen entdeckten Mechanismen auch in Säugetieren wiederfinden. Zu diesem Zweck entwickeln Krahn und sein Team ein spezielles Mausmodell. Sie erhoffen sich so wichtige Erkenntnisse darüber, wie die Zellpolarität in Epithelzellen von Säugetieren reguliert wird und welche Rolle diese Prozesse bei der Entwicklung und Funktion der verschiedenen Organe spielen.