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Bewegungsvorgänge

Kriechende Zellen

Fortbewegung kommt nicht nur bei Einzellern vor. Wundheilung, Blutverklumpung und die Beseitigung von Eindringlingen durch das Immunsystem sind Prozesse im menschlichen Organismus, an denen aktiv bewegliche Zellen beteiligt sind - ebenso wie an Krankheitsprozessen, wie z.B. dem arteriosklerotischen Verschluss von Blutgefäßen oder der Metastasen-Bildung von Tumorzellen. Als Signale für die Zellwanderung dienen Oberflächenstrukturen von Mikroorganismen, verletzte und infizierte Gewebe, aber auch Wachstumsfaktoren oder Thrombin. Während Krebszellen relativ langsam wandern (0.1 bis 1 µm pro Stunde), bewegen sich andere Zellen wie die neutrophilen Granulocyten des Immunsystems mit bis zu 30 µm pro Minute verhältnismäßig schnell.

Abb.1
3D-Animation zu kriechenden Zellen
© Wiley-VCH

Zellen haben einen solartigen inneren Bereich, der von einer gelartigen Rinde umgeben ist. Bei der Fortbewegung fließt die Rinde scheinbar aus, und ein durchsichtiger Ausläufer der Zelle, das Lamellopodium, entsteht. Membran- oder Zelladhäsionsmoleküle sorgen für eine Befestigung an der Unterlage, so dass die Zelle genügend Zugkraft hat, um sich vorwärts zu bewege. Dann löst sich der Fortsatz von der Unterlage und der Vorgang beginnt erneut.

Abb.2

Die Ausläuferbildung der Zelle beruht darauf, dass die Rinde in Fortbewegungsrichtung dünner wird und durch den hydrostatischen Druck eine Art "Ausbeulung" der Zelle entsteht. Der Inhalt dieser Ausbeulung geht sofort in den Gelzustand über und wird durchsichtig. An der Fortbewegung sind vor allem die Proteine Actin und Myosin beteiligt. Actin macht in neutrophilen Granulocyten 10 %, in Blutplättchen sogar 20 % des Gesamtzellproteins aus und kommt vorwiegend in der Rinde und den Lamellopodien vor. Es ist maßgeblich am Übergang vom Sol- in den Gelzustand beteiligt, indem die Filamente dreidimensionale Strukturen bilden. Für die dreidimensionale Vernetzung des Actins im Gel sorgt das Actin-bindende Protein (ABP), das Actinstränge im rechten Winkel miteinander verknüpft.

In vielen Zelltypen wurden bisher Actin-quervernetzende Proteine nachgewiesen, so z.B. auch die Proteine Fimbrin, α-Actinin und Filamin. Der umgekehrte Vorgang, der Übergang vom Gel- in den Solzustand, wird von Ca2+-abhängigen Actin-Fragmentierungsproteinen vermittelt, zu denen z.B. die Proteine Gelsolin oder Villin gehören.

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