Ärzte Zeitung, 17.03.2016

Metastasen

Welche Rolle hat das Protein E-Cadherin?

Die Entschlüsselung der Transportwege des "molekularen Klebstoffs" E-Cadherin trägt zum Verständnis der Metastasierung bei.

MANNHEIM. Die Oberfläche des menschlichen Körpers sowie sämtliche inneren Organe werden von Epithelien umschlossen. Um ein Epithel zu bilden, müssen einzelne Zellen miteinander verbunden werden.

Das Protein E-Cadherin dient dabei als "molekularer Klebstoff", erinnert die Universitätsmedizin Mainz in einer Mitteilung. Für den Organismus ist es essenziell, dass das Protein in korrekter Konzentration und Position auf der Oberfläche der Zellen vorhanden ist.

Etwa 90 Prozent aller menschlichen Tumore entstehen aus Epithelzellen. Meist sei bei diesen Tumoren die Positionierung von E-Cadherin gestört, heißt es in der Mitteilung. Entsprechend sei der Aufbau des Gewebes stark beeinträchtigt, da die Zellen falsch miteinander "verklebt" sind.

Noch weitaus dramatischer wirkt es sich aus, wenn sich gar kein E-Cadherin an der Zelloberfläche befindet und einzelne Tumorzellen entsprechend den Kontakt zum Tumor verlieren. Die Zellen lösen sich aus dem Epithelverband, beginnen zu wandern und bilden schließlich Metastasen.

E-Cadherin wird in der Zelle synthetisiert. Es agiert an der Zelloberfläche in Form eines Adhäsionsbandes, an genau festgelegter Position. Um das Adhäsionsband korrekt ausbilden zu können, muss das Protein vom Inneren der Zelle exakt an die richtige Stelle transportiert werden. Die Kenntnis der Transportmechanismen von E-Cadherin kann daher zum Verständnis der Mechanismen der Metastasierung beitragen.

Eine Arbeitsgruppe unter der Leitung von Privatdozent Dr. Veit Riechmann am Centrum für Biomedizin und Medizintechnik (CBTM) der Medizinischen Fakultät Mannheim hat die Transportwege entschlüsselt, auf denen das E-Cadherin an seinen Wirkungsort gelangt (Nature Communications 2016, online 10. März).

Kaum erforschbar in Zellkulturen

Die Mechanismen, die den Transport des E-Cadherin in der Zelle kontrollieren, lassen sich nur bedingt mit in Kultur gehaltenen menschlichen Zellen erforschen. Denn in solchen "in vitro" Zellkulturen, außerhalb des Körpers, herrschen künstliche Bedingungen, die sich von den Bedingungen im lebenden Organismus unterscheiden.

Die Arbeitsgruppe von Veit Riechmann benutzt deshalb das Epithel des Ovars der Fruchtfliege Drosophila, um die Steuerung des E-Cadherin Transports "in vivo", also unter natürlichen Bedingungen, zu untersuchen. Denn die Art und Weise, wie Proteine transportiert werden, ist in Zellen von Menschen und Insekten erstaunlich ähnlich.

Die Forscher hätten jetzt gezeigt, dass der Transport des Proteins E-Cadherin von seinem Bildungsort zum Adhäsionsband viel komplexer verläuft als zunächst vermutet, berichtet die Universitätsmedizin Mannheim.

Neben einem direkten Transportweg, der E-Cadherin nach der Synthese im Inneren der Zelle unverzüglich zum Adhäsionsband an der Zelloberfläche führt, gibt es zwei alternative "Umwege". Bei beiden alternativen Wegen wird das Protein zunächst relativ ungezielt an die Zelloberfläche transportiert.

Beim "Recyclingweg" wird das E-Cadherin wieder ins Innere der Zelle gebracht, um erst dann gezielt zum Adhäsionsband transportiert zu werden. Bei einem dritten Transportweg wird das E-Cadherin entlang der Zelloberfläche zum Adhäsionsband gezogen.

Motorproteine treiben wohl an

Dieser Transport wird vermutlich von sogenannten Motorproteinen getrieben, die das direkt unterhalb der Zelloberfläche gelegene Aktinzytoskelett als Transportbahn benutzen.

Die Arbeit der Mannheimer Wissenschaftler zeigt, wie erstaunlich flexibel die Positionierung des E-Cadherin von den Zellen gesteuert werden kann. Vor allem bei der Entwicklung von Embryonen könnte dies von großer Bedeutung sein, da die Zellen hier häufig ihre Adhäsionseigenschaften und ihre Form verändern müssen.

Die Existenz mehrerer Transportwege erlaubt es aber auch, bei einem "krankheitsbedingten" Ausfall eines der Transportwege, diesen zu kompensieren und so das Auswandern von Zellen zu verhindern.

Die vorliegenden Ergebnisse seien ein wichtiger Schritt, da nun genauer untersucht werden könne, warum bestimmte Tumorzellen ihren Kontakt zum Ausgangstumor lösen und zu wandern beginnen, heißt es in der Mitteilung.

Darüber hinaus stellten die am Transport beteiligten Faktoren potenzielle Zielstrukturen dar, um in einen gestörten Transport eingreifen zu können. Seien entsprechende Wirkstoffe identifiziert, könnten langfristig Medikamente entwickelt werden, die der Metastasierung entgegenwirken. (eb)

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