Das Zelltransportsystem – Das menschliche Logistikwunderwerk

Was zwei amerikanische und ein deutscher Wissenschaftler nun entschlüsseln konnten, lässt viele Menschen ins Staunen verfallen: Der Zelltransport und damit auch das „Ein- und Auslagern“ verschiedener Stoffe geschieht in unserem Körper nach perfekt ausgeklügeltem Plan.

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Hier werden Zellen nicht willkürlich abtransportiert und keinesfalls geschieht das Bauen von Molekülen nach einem Zufallsprinzip – vielmehr gleicht der menschliche Körper einem durchdachten und gut ausgebauten Infrastrukturnetz mit hohem Verkehrsaufkommen.

Der bildhafte Vergleich ist der Realität gar nicht so fern, denn eines haben deutsche Autobahnen in Kombination mit Logistikfirmen und das Zelltransportsystem eines Menschen gemeinsam: Hier ist kein Platz für Fehler. Werden bestimmte „Lieferzeiten“ nicht eingehalten oder „Empfänger“ nicht ermittelt, droht das Zellsystem zusammenzubrechen und im schlimmsten Fall sich auf den gesamten Organismus negativ auszuwirken. Bei einer Vielzahl von Krankheiten kann man diese „Fehler im System“ erkennen. Hinzu zählen nicht nur Diabetes oder Abwehrerkrankungen, sondern auch neurologische Krankheiten.

Drei unermüdliche Wissenschaftler haben sich der Erforschung dieses komplexen Systems verschrieben und ergründen seit jeher viele verschiedene Aspekte des Zelltransportsystems. Neben  James Rothman von der Yale University in New Haven und Randy Schekman von der University of California in Berkeley findet sich darunter auch ein deutscher Wissenschaftler, Thomas Südhof von der Stanford University. Für die Entschlüsselung des zellulären Transportsystems werden die drei Herren noch in diesem Jahr mit dem Medizin-Nobelpreis geehrt. Darüber hinaus ist ihnen natürlich nicht nur die Ergründung an sich gelungen, sondern auch ein entsprechendes Interesse der Öffentlichkeit, welches nicht zu verachten ist.

Der Beginn einer Entdeckungstour durch den menschlichen Körper

Begonnen haben die 3 Wissenschaftler bei der Hefe. Diese ist ein beliebter Modellorganismus im Bereich der Zell- und Molekularforschung. Randy Schekman hat hierfür schon in den 70er Jahren einen einzelligen Pilz ausgesucht, welchen er die kommenden Jahre näher untersuchen wollte. Ziel war es  gut organisierte Hefezellen mit solchen zu vergleichen, bei denen das Transportsystem nicht nahtlos funktionierte. Ziemlich schnell stellte sich heraus, dass sich eine Fehlfunktion im „Stau“ äußerte, während in den „gesunden“ Hefen Zellfrachten stetig einwandfrei eingelagert und abtransportiert wurden.

Schekman konnte darüber hinaus feststellen, dass es für die entstandenen Staus eine genetische Grundlage gibt. Aufgrund einer Mutation, welche in 3 Klassen eingestuft werden kann, ist es sogenannten Vesikeln (Bläschchen) nicht möglich den vorgesehenen Bestimmungsort termingerecht zu erreichen – mitunter werden sie sogar fehlgeleitet und erreichen ihr Ziel niemals. Der Wissenschaftler Rothman bildete eine erstklassige Ergänzung zum Forschungsbereich Schekmans. Er interessierte sich weniger für die Gene selbst, sondern vielmehr für deren Produkte, sogenannte spezifische Proteinkomplexe. Das Erstaunliche ist, dass ein Vesikel erst an einer Membran andocken muss, um seinen Inhalt an richtiger Stelle entleeren zu können. Passt bei diesem Vorgang nur ein Bestandteil nicht perfekt zum Anderen kann die komplette Ladung nicht entleert werden. In uns Menschen schlummert deshalb ein uralter Zellmechanismus, der einem feinst eingestellten Uhrwerk gleicht. Weiterer Untersuchungen der Forscher zeigten, dass sich die Erkenntnisse, welche in Zusammenhang mit den Hefen gesammelt wurden, sich eins zu eins auf den Transport von tierischen Zellen übertragen lassen.

Deutscher Wissenschaftler liefert Ergänzung zu den Erkenntnissen

Was hat aber nun der deutsche Wissenschaftler Thomas Südhof beigetragen? Dieser beschäftigte sich hauptsächlich mit der Frage, wie dieser strenge Zeitplan zum Einlagern und Transportieren des Materials überhaupt eingehalten werden kann. Besonders blickte er darauf, wie das Gehirn dieses Timing gewährleistet ohne dabei aus den Fugen zu geraten. In seinen Untersuchungen stellte sich heraus, dass nicht allein die passgenaue Bindung zwischen dem Proteinkomplexen von Vesikel und Zielmembran ausreicht. Calcium-Ionen spielen hierbei eine entscheidende Rolle. Diese sind dafür zuständig andere Proteinkomplexe zu aktivieren und somit die Verschmelzung von Membran zu ermöglichen. Aus den Schlüssen, die jeder Forscher ziehen konnte, ergaben sich auch die drei Arten von Fehlern. Diese sind  Fehler im Genom, Fehler in den Proteinen und Fehler in der Signalgebung. Jede einzelner Fehler hat einen Stau zur Folge, welcher wiederum Folgen für den gesamten Organismus hat.