Ein kleiner, zellulärer Schalter

Ob sich bei der Entwicklung eines Organismus einzelne Zellen einfach teilen oder sich spezialisieren, entscheidet unter anderem daszelluläre Signal Hedgehog. Nun haben Forscher um Pia Aanstad vom Institut für Molekularbiologie entdeckt, dass ein zweiter Signalweg Hedgehog entscheidend beeinflusst. Dies berichten sie im Fachmagazin Development.
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Eine Innsbrucker Molekularbiologin untersucht die Embryonalentwicklung an Zebrafischen. Unter dem Mikroskop kann sie die Zellteilung der farblich markierten Zellen exakt verfolgen.

Der Hedgehog-Signalweg ist nach einem Signalprotein benannt, das eine wichtige Funktion bei der Embryonalentwicklung einnimmt und in der Evolutionsgeschichte sehr früh auftrat. Ist dieser Signalweg gestört, führt das zu massiven Fehlbildungen im Laufe der Embryonalentwicklung und kann bei Erwachsenen Krebs verursachen. Ein dauerhaft hochreguliertes Hedgehog-Signal sorgt nämlich für ungebremstes Wachstum der Zellen.
Pia Aanstad vom Institut für Molekularbiologie der Uni Innsbruck erforscht den Hedgehog-Signalweg am Zebrabärbling, auch Zebrafisch genannt. Wegen seiner kurzen Entwicklungszeit lässt sich an dem kleinen Tropenfisch die Entwicklung im Zeitraffer beobachten. Schon während ihrer Zeit als Postdoktorandin in San Francisco hatte Pia Aanstad einen mutierten Zebrafisch entdeckt, bei dem der Hedgehog-Signalweg gestört war.

Hedgehog spielt in der Embryonalentwicklung sowohl bei der Teilung der Zellen als auch bei ihrer Verteilung im Organismus eine wichtige Rolle. Die zugrundeliegenden molekularen Mechanismen werden bis heute nur unzureichend verstanden. Erschwert wird dies durch die Beobachtung, dass der Hedgehog-Signalweg die Teilung der Zellen sowohl fördern als auch unterbinden kann. Pia Aanstad und ihre Kollegen haben nun ein kleines Signalprotein und einen Rezeptor entdeckt, deren Signalweiterleitung darüber entscheidet, ob ein hochreguliertes Hedgehog-Signal zum Wachstum von Zellen führt oder nicht. „Dieses Ergebnis gibt uns erstmals einen Anhaltspunkt, wie auf molekularer Ebene entschieden wird, ob das Hedgehog-Signal zur Teilung oder zur Differenzierung der Zelle führt“, erklärt Pia Aanstad. „Der Rezeptor Cxcr4a, bekannt für seine Rolle in der Zellwanderung, ist notwendig für eine von Hedgehog abhängige Zellteilung, nicht aber für die durch Hedgehog ausgelöste Zelldifferenzierung.“ Gemeinsam mit Eduard Stefan vom Institut für Biochemie and Günther Böck vom Biozentrum Innsbruck konnte die seit fünf Jahren in Innsbruck forschende Aanstad noch weitere biochemische und zellbiologische Details dieses parallel zu Hedgehog verlaufenden molekularen Signalwegs aufklären.

Diese Forschungsarbeit entstand im Rahmen des Zentrums für Molekulare Biowissenschaften (CMBI) an der Universität Innsbruck.