Ein Defekt im Atmungssystem der Fruchtfliege könnte Aufschluss über menschliche Aortenaneurysmen geben

Ein Forscherteam unter der Leitung der Universität Leipzig hat neue Erkenntnisse über das Atmungssystem von Fruchtfliegen – das sogenannte Trachealsystem – gewonnen, die für die zukünftige Erforschung von Aneurysmen wichtig sein könnten. Dr. Matthias Behr vom Institut für Biologie (Abteilung Zellbiologie) der Universität Leipzig und sein Team führten gemeinsam mit Kollegen vom Max-Planck-Institut für multidisziplinäre Wissenschaften in Göttingen genetische, zellbiologische und biochemische Untersuchungen an Drosophila-Embryonen durch.

Sie fanden heraus, dass die Zellen im Trachealsystem der Fruchtfliege über die Proteine ​​Dumpy und Piopio mit der extrazellulären Matrix verbunden sind. Sie haben gerade ihre veröffentlicht Forschungsergebnisse im Tagebuch eLife.

Ähnlich wie das menschliche Kreislaufsystem oder die Lunge besteht das Trachealsystem der Fruchtfliege aus einem Netzwerk von Röhren. Während der Embryonalentwicklung dieser Insekten wird dieses Röhrennetzwerk mit einer speziellen Substanz gefüllt, die von den umgebenden Zellen abgesondert wird und ihnen die Form gibt (eine extrazelluläre Matrix). Während die Organe wachsen, sind die Zellen eng mit dieser extrazellulären Matrix verbunden und „bewegen“ sich entlang dieser, um die richtige Form und Größe von Röhren zu bilden.

In dieser Zeit verschieben sich die Kräfte zwischen den Zellen und der extrazellulären Matrix, beispielsweise durch starkes Zellwachstum. Dies könnte zu einer Verformung der Zellmembranen führen, da sich die darüber liegende Matrix nicht mitdehnen kann. In diesem Fall kommt die Protease Notopleural ins Spiel. Dabei handelt es sich um ein Enzym, das Proteine ​​oder Peptide spaltet. Das Enzym wirkt wie eine Schere, zerschneidet das Piopio-Protein und bricht die Zell-Matrix-Bindungen auf.

„Durch diesen Trick werden übermäßige Spannungen und Verformungen der Zellmembranen vermieden. Geschieht dies nicht, bilden sich Beulen und Risse im Röhrensystem und das Atmungssystem der Fruchtfliege funktioniert nicht“, sagt Behr, leitender Autor der Studie.

Er erklärt, dass ähnliche Defekte im menschlichen Kreislaufsystem in Form von Aortenaneurysmen auftreten. Da die Proteine, die Behr und seine Kollegen in ihrer Studie an der Fruchtfliege identifiziert haben, in sehr ähnlicher Form auch beim Menschen vorkommen, könnte der beschriebene Mechanismus zukünftige Forschungen zur Ursache von Aortenaneurysmen und ähnlichen tubulären Erkrankungen unterstützen.