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Das Innere unserer Zellen ist in viele verschiedene Bereiche unterteilt, sogenannte Organellen, die jeweils spezielle Funktionen erfüllen. Die meisten dieser Strukturen sind durch Membranen vom flüssigen Zytoplasma des Zellinneren abgetrennt. Lipide formen dabei eine wasserundurchlässige Doppelschicht, die Membranen. Sie können aber auch als chemische Botenstoffe fungieren und zum Beispiel Zellwachstum oder Stressreaktionen auslösen. Um Lipidfunktionen untersuchen zu können, sind sogenannte photoaktivierbare („caged“) Lipide besonders geeignet. Bei diesem Verfahren wird eine chemische Schutzgruppe ("cage") an das natürliche Lipid gebunden, das bei Aktivierung durch Licht abgespalten werden kann ("uncaging"). Dadurch wird das „caged“ Lipid in der Membran einer Zelle freigesetzt. Eine wesentliche Einschränkung dabei ist, dass das Lipid dabei in allen zellulären Membranen freigesetzt wird. Bisher gab es keine Möglichkeit, ein Lipid gezielt in einem bestimmten Bereich der Zelle freizusetzen und die Folgen zu untersuchen.

In ihrer nun veröffentlichten Studie in Angewandte Chemie International Edition, der Zeitschrift der Gesellschaft Deutscher Chemiker, hat die Forschungsgruppe um André Nadler am Max-Planck-Institut für molekulare Zellbiologie und Genetik (MPI-CBG) ein neues Tool entwickelt, mit dem es möglich ist, Lipide in bestimmten Organellen freizusetzen. Mit diesem neuen „Click-Cage“ können Wissenschaftler funktionelle Gruppen, die bestimmte Organelle ansteuern, an einen photoaktvierbaren („click-caged“) Lipidbotenstoff anbringen. In der Zelle sammeln sich diese modifizierten aktivierbaren Lipidbotenstoffe dann in den jeweils anvisierten Organellen an, wo das natürliche Lipid für weitere Aktivitäten freigesetzt werden kann. Welche Art von Aktivitäten? Gemeinsam mit Doris Höglinger vom Biochemie-Zentrum der Universität Heidelberg (BZH) zeigten die Forscher, dass die gezielte Freisetzung von Lipiden eine direkte Wirkung auf den intrazellulären Kalziumgehalt hat. „Wir können jetzt kontrollieren, wo in der Zelle wir die Lipide freisetzen, an denen wir interessiert sind. Nach solch einem gezielten Konzentrationsschub eines natürlichen Lipids bzw. Lipidbotenstoffs in verschiedenen Bereichen einer Zelle, können wir dann die direkten Folgen, zum Beispiel Auswirkungen auf die für viele Zellfunktionen wichtige Kalziumkonzentration, vergleichen“, erklärt Nicolai Wagner, der Erstautor dieser Studie.

„Der „Click-Cage“ ist ein weiterer Schritt, um Forschern eine verbesserte Kontrolle bei der Untersuchung von Lipiden in zellulären Prozessen zu geben und ermöglicht erstmals Untersuchungen auf der Ebene von Organellen“, sagt André Nadler.