Das Gerüst des Lebens auf Zellebene
An manchen Tagen verzweifeln wir an verstopften Zufahrtswegen und Straßen. Oft ist es nicht möglich, unser Ziel in einer angemessenen Zeit zu erreichen und wir stecken schlicht und einfach fest.
Diese Herausforderung kennen unsere Körperzellen nicht. Effektiv, zielgerichtet und pünktlich dienen hier Mikrotubuli als wahre Transportspezialisten. Sie bauen eine Art von „Schienen“ durch unsere Zellen auf, auf denen der Vesikeltransport reibungslos stattfindet, und spielen daher eine besondere Rolle bei praktisch allen Funktionen, von A wie Apoptose bis Z wie Zellzyklus. Ob schieben oder ziehen, Mikrotubuli sorgen für einen schnellen Transport und sind sozusagen unser „Highway to cell“.
Highway to cell
Die röhrenförmigen Mikrotubuli sind intrazelluläre Polymere aus globulärem Tubulin. Die Rolle dieser kleinen Proteinstrukturen mit einem Durchmesser von etwa 20 bis 30 nm – tausendmal dünner als ein menschliches Haar – ist essenziell. Sie geben der Zelle ihre Form und Stabilität, so wie Knochen dem menschlichen Körper Struktur verleihen, und sie sorgen für Bewegung innerhalb der Zellen. Auf diesen „Autobahnen“ aus Tubulin bewegen sich spezielle Transportproteine, welche „Pakete“ durch die Zelle transportieren. Diese Pakete können Moleküle und Organellen sein oder sogar Chromosomen, die während der Zellteilung an ihren Bestimmungsort gebracht werden müssen. Ohne Tubulin und die Mikrotubuli, die es bildet, würde das Innenleben der Zelle ins Chaos stürzen, da die Zelle nicht mehr in der Lage wäre, all diese Bausteine zielgerichtet zu transportieren.
Dynamische Strukturen
Ein besonders bemerkenswerter Aspekt von Tubulin ist seine Fähigkeit, sich dynamisch an die Bedürfnisse der Zelle anzupassen. Tubulin kann schnell zu neuen Mikrotubuli polymerisiert (zusammengesetzt) oder durch deren Abbau (Depolymerisation) von bestehenden Mikrotubuli zurückgewonnen werden. Die Zelle nutzt diese Dynamik, um ihre Struktur an sich ändernde Anforderungen anzupassen, was besonders wichtig ist, wenn die Zelle wächst, sich teilt oder auf äußere Reize reagieren muss.
Transportstraßen der Zelle
Auch für die Funktion des Nervensystems hat Tubulin eine große Bedeutung. Neuronen (Nervenzellen) sind auf Mikrotubuli angewiesen, um Signale und Nährstoffe entlang ihrer langen Ausläufer, den Axonen, zu transportieren. Dieser Transport ist entscheidend für die Kommunikation zwischen den Nervenzellen und damit für das gesamte Nervensystem. Ohne Tubulin und Mikrotubuli wäre unser Gehirn also nicht in der Lage, Informationen zu verarbeiten, was grundlegende Funktionen wie Denken, Fühlen und Bewegen unmöglich machen würde.
Von Anfang an schnell auf Kurs
Forscher fanden heraus, dass Tubuline auch bei der Entstehung von neuem Leben eine wichtige Rolle spielen. Genauer gesagt braucht es eine Veränderung des Proteins Tubulin, die sogenannte Glycylierung, damit die Spermien in einer geraden Linie schwimmen und schnell ihr Ziel erreichen. Vermittelt wird diese Bewegung durch Motor-Proteine, Dynein genannt, welche die Mikrotubuli rhythmisch biegen. Wissenschaftler am Institut Curie in Paris, dem Max-Planck-Institut für molekulare Zellbiologie und Genetik in Dresden und dem Forschungszentrum caesar in Bonn fanden heraus, dass die Tubulin-Glycylierung für die Koordination dieser Dynein-Motorproteine essentiell ist. Fehlt die Glycylierung, koordinieren sich die Motorproteine untereinander nicht und die Spermien schwimmen im Kreis, statt sich geradeaus auf den Weg Richtung Eizelle zu machen.
So unscheinbar ein einzelnes Molekül Tubulin auch sein mag, durch den Zusammenschluss zu Mikrotubuli gewinnt es eine einzigartige Funktionalität. Es ist ein Grundbaustein des Lebens, der Zellen ihre Struktur gibt, als Transportweg dient und ihnen erlaubt, sich flexibel an ihre Umgebung anzupassen. Tubulin ist der unsichtbare, aber unerlässliche Helfer, der sicherstellt, dass alles reibungslos funktioniert – von der Zellteilung bis zur Gehirnfunktion. Es mag unsichtbar und winzig sein, aber Tubulin leistet Arbeit, ohne die das Leben, wie wir es kennen, nicht möglich wäre.
Und auch wir leisten täglich unsere Arbeit, um die Wissenschaft einen Schritt voranzutreiben. Als Transporteur sind wir unschlagbar, so wie auch unsere Produktauswahl.
https://flexikon.doccheck.com/de/Mikrotubulus
https://www.mpg.de/16226295/0107-mozg-spermien-auf-dem-richtigen-weg-151300-x
https://www.jkip.kit.edu/botzell/2184.php
https://www.lmu.de/de/newsroom/newsuebersicht/news/die-dynamik-der-mikrotubuli.html
