Für die Hülle ihrer Modellzelle gestalteten sie eine zweischichtige Lipidmembran, ganz analog zu natürlichen Zellmembranen. In dieses Vesikel füllten die Forscher gezielt Biomoleküle, die in Körperzellen wichtige Funktionen haben. Bei ihren Versuchen zur Verformung der Zellen verwendeten sie zum einen längliche Aktin-Filamente, die in Zellen in der Regel Bestandteil des Zellskeletts sind. Dazu gaben sie das Eiweiß Anilin, das in der Lage ist, die Aktin-Filamente miteinander zu verbinden und für Zellstabilität sorgt, und schließlich noch Myosin als molekularen Motor für die Formveränderung.

Mit ihrem Zellmodell haben die Wissenschaftler das Zusammenspiel von Zytoskelett und Membran untersucht. Zwar gelänge es Biologen in aufwändigen zellbiologischen und biochemischen Experimenten die beteiligten Proteine oder Gene zu identifizieren, aufgrund der Komplexität der Zellen sei es aber meist nicht möglich, dabei auch die zugrundeliegenden Wirkmechanismen zu verstehen, erklärt der Leiter in einer aktuellen Pressemitteilung. Der Bottom-up-Ansatz auf Basis der synthetischen Zellmodelle helfe dabei, wichtige Funktionsbeziehungen zu erkennen und zu erklären.

Noch funktionieren die Versuche zur Verformung von Zellen nur in statischen Systemen. Im nächsten Schritt wollen die Wissenschaftler versuchen, auch die dynamischen Prozesse nachzubauen, Bläschen im Zellmembran-Skelett also wie in der Natur entstehen und wieder verschwinden lassen und somit eine künstliche Modellzelle schaffen, die autonom existieren und sich auch fortbewegen kann.

Die Forscher haben ihr Modell in der Zeitschrift Science Advances vorgestellt:
Loiseau, E., Schneider, J.A.M., Keber, F. C., Pelzl, C., Massiera, G., Salbreux, G. & Bausch, A. R. (2016): Shape remodeling and blebbing of
active cytoskeletal vesicles. Science Advances 2/4, e1500465, DOI: 10.1126/sciadv.1500465

Interessant auf der Website der Arbeitsgruppe: Dynamics in active actin networks
http://bio.ph.tum.de/home/e27-prof-dr-bausch/research-areas/cytoskeleton-and-biopolymernetworks/active-actin-networks.html

Quelle:
https://idw-online.de/en/news649671