Wie eine Zelle Freund von Feind weiß

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Dieser Artikel wurde zur Verfügung gestellt durch das National Institute of General Medical Sciences (NIGMS), Teil der National Institutes of Health. NIGMS fördert Grundlagenforschung, die erhöht Verständnis biologischer Prozesse und bildet die Grundlage für Fortschritte in der Diagnose von Krankheiten, Behandlung und Prävention. Carolyn Beans ist ein Wissenschaftsjournalist für NIGMS. Dieser Artikel wurde bereitgestellt, um Live Science Experten stimmen: Op-Ed & Einblicke.

Zellen mit vielen Entscheidungen konfrontiert sind: Wann ist die beste Zeit, um ein neues Protein zu produzieren? Zu wachsen und in zwei aufgeteilt? Zu einer anderen Zelle als Eindringling zu behandeln? Wissenschaftler arbeiten, um zu verstehen, wie Zellen diese und viele andere Entscheidungen zu treffen, und wie diese Entscheidungen zu Gesundheit und Krankheit beitragen.


Die Fähigkeit des Organismus, seine eigenen Zellen unterscheiden, von denen eines anderen heißt Allorecognition, und es ist ein aktives Gebiet der Forschung. Immunzellen verwenden eine System namens die großen Histocompatibility complex (MHC) um zu identifizieren, welche Zellen gehören zu den Körper und welche ausländischen. Gehirnzellen, Hautzellen und fast alle anderen Zellen in unserem Körper haben MHC-Proteine auf ihrer Außenflächen. Immunzellen verwenden dieser Protein-Marker um zu entscheiden, ob andere Zellen gehören, oder wenn sie angegriffen werden sollte.

Aber das System ist nicht perfekt. Eine eindringende Erreger möglicherweise unentdeckt – das Hepatitis C-Virus kann jahrelang Immunzellen ausweichen. Oder der Körper könnte seine eigenen Zellen nach Eindringlingen, führt zu Autoimmunerkrankungen wie Lupus und chronisch entzündlichen Darmerkrankungen Fehler.

Ein erster Schritt bei der Entwicklung mehr gezielte Ansätze zur Behebung dieser Probleme ist es, ein besseres Verständnis der molekularen Mechanismen, die an Allorecognition beteiligt. "Auf einer grundlegenden Ebene, sind wir immer noch versuchen zu verstehen, wie eine Zelle erkennt," sagt Gad Shaulsky des Baylor College of Medicine.

Shaulsky ist eine von vielen Forschern, um dies herauszufinden. Da Allorecognition in menschlichen Zellen eine schwindelerregende Zahl von Protein-Interaktionen umfasst, untersuchen Shaulsky und sein Team eine einfachere Kreatur, die Boden-Amöbe Dictyostelium Discoideum.

"Bei der Amöbe Zellen Nahrung im Überfluss haben, Verhalten sie als einzellige Organismen, die nicht miteinander kooperieren," erklärt Shaulsky. "Wenn Sie verhungern sie, sie mit ihren engen Verwandten in eine faszinierende Struktur von etwa 100.000 Zellen, die koordinierte Bewegung und kann Licht und Wärme spüren, obwohl es ein Nervensystem nicht, aggregierte."

Mit einer Reihe von Experimenten, die brachte einfügen, löschen und swapping Amöbe Gene, bestimmt Shaulsky, Amöben zwei Sätze von Proteinen, TgrB1 und TgrC1, verwenden, um die Zellen aus dem gleichen Stamm zu erkennen. Eine Amöbe Zelle verfügt über eine Kopie jedes Proteins ragt aus seiner äußeren Membran.

Verschiedene Stämme von Amöben haben verschiedene Versionen dieser Proteine, wenn zwei Amöben-Zellen aus dem gleichen zu treffen, die TgrB1 Proteine aus jeder Zelle Sperren in die TgrC1 Proteine in die andere Zelle Stamm, damit die Zellen miteinander zu verbinden. Wenn Zellen aus verschiedenen Stämmen gerecht zu werden, übereinstimmen nicht ihre Proteine, so dass sie aggregieren können nicht.

Durch Experimente weitere gen-swapping, will Shaulsky jetzt lernen, was genau passiert in einer Amöbe Zelle auf molekularer Ebene, nachdem die beiden Proteine verbunden. Er denkt, dass der Kontakt zwischen den Proteinen eine Kaskade von Signalen auslösen könnte, die letztlich Zellen, ob sagt sie gemeinsam mit einem nahen Verwandten.

Die Tgr-Protein-System in der Amöbe ist ähnlich wie bei unserer eigenen MHC-System, aber Shaulsky ist schnell darauf hin, dass diese Allorecognition Prozesse unabhängig voneinander entwickelt. Die unterschiedliche Herkunft bedeuten, dass die molekularen Mechanismen, die er in die Amöbe deckt nicht unbedingt dasselbe beim Menschen sein werden.

Gewinnen neue Einblicke in die Funktionsweise von Allorecognition in diese einfache Kreatur kann jedoch Allorecognition Forschung in komplexeren Organismen, einschließlich Menschen informieren.

Alle Experten stimmen Fragen und Debatten zu folgen – und werden Sie Teil der Diskussion – auf Facebook, Twitter und Google +. Die Meinungen sind die des Autors und spiegeln nicht unbedingt die Meinung des Herausgebers. Diese Version des Artikels erschien ursprünglich am Leben Wissenschaft.

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