Tröpfchen in Zellen gefunden, um die Anhäufung von Proteinen bei altersbedingten Krankheiten zu bestimmen

Winzige Tröpfchen in Zellen können die Ansammlung von Proteinablagerungen bei Krankheiten wie Alzheimer und Parkinson beschleunigen, aber auch verhindern. Während sie die Akkumulation verschlechtern, wenn die Proteine ​​am Rand der Tröpfchen haften bleiben, verbessert sich die Situation tatsächlich, wenn sie in die Tröpfchen eingebaut werden. Chemiker der Radboud University und der University of Twente veröffentlichen ihre neuen Erkenntnisse in Wissenschaftliche Fortschritte am 2. Dezember.

Moleküle dümpeln nicht einfach in unseren Zellen herum. Seit etwa einem Jahrzehnt wissen wir, dass viele Moleküle in unseren Zellen winzige Tröpfchen bilden. Diese Tröpfchen werden durch einen chemischen Prozess namens Phasentrennung gebildet. „Es ist wie Öl in Wasser“, erklärt der Forscher Brent Visser. „Der einzige Unterschied besteht darin, dass diese Tröpfchen normalerweise aus einer komplexen Mischung großer Moleküle bestehen, die in der Zelle vorkommen, wie RNA und Proteine.“

Ohne diese Tröpfchen würden unsere Zellen nicht funktionieren. Sie sorgen dafür, dass die Moleküle an der richtigen Stelle zusammenlaufen können. Doch ob Zellen diesen Prozess tatsächlich steuern können oder ob die Tröpfchen einen Einfluss auf die Krankheitsentstehung haben, wissen Wissenschaftler noch nicht.

An der Kante

Bei altersbedingten Erkrankungen wie Alzheimer, ALS oder Parkinson entstehen Probleme, wenn Proteine ​​im Gehirn Ansammlungen bilden (sogenannte „Plaques“). Forscher haben nun gesehen, dass die Zusammensetzung der Tröpfchen maßgeblich darüber entscheidet, wie schnell diese Krankheitsproteine ​​zu Ansammlungen in Zellen führen. Wenn Proteine ​​am Rand der Tröpfchen haften bleiben, kommt es schneller zu Ansammlungen. Werden sie aber in die Tröpfchen eingebaut, kann dieser Prozess verlangsamt werden. „Niemand wusste, dass es tatsächlich der Rand der Tröpfchen war, der für diesen Prozess so entscheidend war“, sagt der Physikochemiker Evan Spruijt.

„Wir wissen, dass es bei diesen Arten von Krankheiten viele Faktoren gibt, die die Proteinakkumulation beeinflussen“, sagt Spruijt. „Diese Liste haben wir nun um etwas Neues ergänzt. Jetzt, da wir wissen, dass auch Tröpfchen bei diesem Prozess eine Rolle spielen können, können wir gezielter nach den Ursachen dieser Krankheiten suchen.“

Präzises Arbeiten

Die Nimwegener Forscher sind auf Tröpfchen spezialisiert. Um den inneren Zustand von Zellen nachzuahmen, stellten sie ihre eigenen Tröpfchen mit unterschiedlichen Eigenschaften her. „Weil wir mit einem Mikroskop genau sehen, wo sich die Proteine ​​befinden und wie schnell die Ansammlung erfolgt, können wir genau abbilden, was passiert. Das ist etwas, das in einer lebenden Zelle nicht richtig gemessen werden kann“, erklärt er Visser.

Einige Wissenschaftler glauben, dass bei altersbedingten Krankheiten die Krankheitsproteine ​​selbst Tröpfchen bilden, die sich dann zu Plaques verhärten. „Aber bei den meisten Proteinen ist es unmöglich, dass dies im natürlichen Zustand einer Zelle passiert“, sagt Spruijt. „Ein wesentlicher Unterschied zwischen unserer Studie und anderen Studien besteht darin, dass wir gezeigt haben, dass es tatsächlich andere Tröpfchen sind, die die Ansammlung dieser Proteine ​​​​beeinflussen. Es mag wie ein kleines Detail erscheinen, aber es ist ein wesentlicher Unterschied.“

Die Forscher werden nun weiter untersuchen, wie sich der Rand der Tröpfchen so verändern lässt, dass diese Krankheitsproteine ​​nicht mehr daran haften bleiben, wie auch einige andere Proteine. Dies kann nicht nur dazu beitragen, die Ansammlung von Krankheitsproteinen zu verhindern, sondern auch zu einem besseren Verständnis der natürlichen Funktion dieser Tröpfchen führen.