Wie Zellen Selbstmord begehen – Auslöser des programmierten Zelltods entschlüsselt

Dieser Wurm musste schon viele seiner Geheimnisse preisgeben: Caenorhabditis elegans ist ein nur etwa einen Millimeter langer, unscheinbarer Fadenwurm, gehört aber zu den beliebtesten Untersuchungsobjekten von Genetikern und Molekular-biologen. So konnte mit seiner Hilfe eine ganze Reihe grundlegender biologischer Prozesse entschlüsselt werden, darunter auch der programmierte Zelltod, die Apoptose. Dabei zerstören sich Zellen auf ein genau reguliertes Signal hin in einem spezifischen Ablauf selbst. In der aktuellen Ausgabe des Fachmagazins Nature weisen Ravi Jagasia vom Institut für Physiologische Chemie der Ludwig-Maximilians-Universität (LMU) München und Professor Benedikt Westermann, ehemals LMU, inzwischen an der Universität Bayreuth tätig, in Zusammenarbeit mit der Arbeitsgruppe von Professor Barbara Conradt, Dartmouth Medical School, USA, einen Auslöser der Apoptose nach. Mitochondrien sind die Energie erzeugenden Bestandteile höherer Zellen. Sie fragmentieren während der Embryonalentwicklung in den Zellen des Wurms und lösen so Apoptose aus, wie die Wissenschaftler zeigen konnten.

Apoptose oder programmierter Zelltod heisst das Phänomen, dem Zellen in einer präzise orchestrierten Abfolge von Ereignissen auf spezifische Signale hin unterliegen. Wichtig ist dies beispielsweise bei der Embryonalentwicklung des Menschen, aber auch bei allen anderen höheren Organismen. Genau 1090 Zellen sind es, die in der Entwicklung eines C. elegans-Wurms entstehen. 131 davon gehen wieder zugrunde. Weil bei C.elegans genau bekannt ist, welche Zellen wann sterben, ist der Fadenwurm ein hervorragendes Objekt, um Apoptose zu untersuchen. Mittlerweile sind die wichtigsten Abläufe und Bestandteile der Maschinerie des programmierten Zelltods bekannt. Interessant dabei ist, dass sie von den Würmern bis zu den Säugetieren in Grundzügen weitgehend konserviert sind, also übereinstimmen.

In Säugerzellen hatte man bereits nachgewiesen, dass Mitochondrien fragmentieren, bevor die bis dahin bekannte Apoptose-Maschinerie aus Enzymen und anderen Faktoren aktiviert wird. In der vorliegenden Arbeit konnte jetzt gezeigt werden, dass dies auch für C.elegans gilt. Darüber hinaus weiss man jetzt, dass die Mitochondrien im Fadenwurm den programmierten Zelltod wohl entscheidend koordinieren. Wurde nämlich die Fragmentierung dieser Energie erzeugenden Zellbestandteile willkürlich eingeleitet, wurde damit auch Apoptose eingeleitet – in Zellen, die nicht hätten sterben dürfen. Wurde die Fragmentierung der Mitochondrien dagegen blockiert, überlebten auch Zellen, die sich hätten auflösen müssen.

Apoptose ist ein streng regulierter Prozess, weil die Folgen einer fehlgeleiteten Entwicklung für den ganzen Organismus schädlich sein können. So entsteht beispielsweise Krebs nicht nur, wenn Zellen sich „ausser der Reihe“ teilen, sondern auch, wenn Zellen überleben, die hätten sterben sollen. Zudem wird vermutet, dass einige Krankheiten, bei denen etwa Nervenzellen zugrunde gehen, auf an falscher Stelle eingeleiteter Apoptose beruhen. (suwe)

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