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Schützende Proteininseln für das Zytoskelett

Tau-Proteine bilden Schutzschicht um Mikrotubuli

Das Zytoskelett ist ein faserförmiges Proteinnetzwerk in Zellen. Die Filamente des Zytoskeletts dienen unter anderem als Schienen für den Transport von intrazellulärer Fracht. In Neuronen werden auf diesen Schienen die für Synapsen notwendigen Moleküle über weite Strecken transportiert. Fehlfunktionen bei diesem Transport können zum Tod von Neuronen führen – ein Prozess, der als Neurodegeneration bezeichnet wird.  

Ein wichtiger Einflussfaktor, der neurodegenerativen Erkrankungen wie Alzheimers zugrunde liegt, ist das Tau-Protein. Tau-Proteine stabilisieren Mikrotubuli, die Teil des Zytoskeletts sind welches als Schienensystem für den intrazellulären Transport in Neuronen dient. Tau kann Mikrotubuli vor Enzymen schützen, die Mikrotubuli zerstören. Wie Tau diese Regulierungsfunktion ausübt, ist jedoch noch ungeklärt. Ein internationales Team von Wissenschaftlern des Instituts für Biotechnologie, BIOCEV in Prag, des B CUBE – Center for Molecular Bioengineering an der Technischen Universität Dresden und des Max-Planck-Instituts für molekulare Zellbiologie und Genetik in Dresden zeigt, dass Tau-Proteine durch die Bildung zusammenhängender Inseln eine Schutzschicht auf der Oberfläche von Mikrotubuli bilden können.

Die Autoren der Studie fanden heraus, dass Tau-Moleküle auf zwei verschiedene Arten an die Filamente des Zytoskeletts gebunden werden können: als einzelne voneinander unabhängige Moleküle oder als eine zusammenhängende Struktur aus vielen Tau-Molekülen, die sich aber immer noch in einem dynamischen Gleichgewicht mit Tau-Molekülen in der Umgebung befindet. Diesen Strukturen gaben die Forscher den Namen ‚Inseln‘, die eine Schutzschicht auf den Filamenten bilden, diese vor abbauenden Enzymen schützt und die Bewegung verschiedener Transporter einschränkt.

Diese Ergebnisse deuten darauf hin, dass die Zusammenballung von Tau-Proteinen nicht nur mit pathologischen Zuständen und Neurodegenerationen zusammenhängt, sondern auch eine wichtige Funktion für andere physiologische Prozesse haben kann, die von Tau-Molekülen in unseren Zellen ausgeübt werden.

Original paper: Siahaan, V., Krattenmacher, J., Hyman, A. A., Diez, S., Hernández-Vega, A., Lansky, Z., & Braun, M. (2019). Kinetically distinct phases of tau on microtubules regulate kinesin motors and severing enzymes. Nature Cell Biology, 21, 1086-1092. http://doi.org/10.1038/s41556-019-0374-6

Tau (cyan) Inselbildung auf Mikrotubuli (magenta) in vitro. © Siahaan et al.

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