Zellbiologie
Phosphatspeicher in Zellen von Fruchtfliegen entdeckt
Ein internationales Forschungsteam hat einer aktuellen Studie zufolge eine spezielle Struktur in tierischen Zellen entdeckt, die als Phosphatreservoir dient. Die Forschenden bezeichnen die Struktur als eine neue Art von Organellen – das sind grundlegende Organisationseinheiten zur Strukturierung in biologischen Zellen. Organellen wie zum Beispiel der Zellkern, die Mitochondrien und die Membran, fungieren grob gesagt als Mini-Organe der Zellen. Der nun entdeckte Phosphatspeicher hilft Fruchtfliegen offenbar, den Nährstoffgehalt in den Zellen ihres Verdauungssystems zu regulieren, wenn wenig Phosphat vorhanden ist, schreiben die Biologinnen und Biologen in der Fachzeitschrift "Nature".
Mikroorganismen und Pflanzen brauchen Phosphat für viele Vorgänge in ihrem Stoffwechsel und in Regulationsprozessen. Sie speichern Phosphat daher, in Form von Granulaten beziehungsweise in Organellen, die Vakuolen genannt werden. Auch in tierischen Zellen ist Phosphat essenziell, dort ist die Verstoffwechselung, Funktion und Speicherung des Mineralstoffes aber weniger gut erforscht als in anderen Lebewesen.
Die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler fanden nun an Versuchen mit Fruchtfliegen (Drosophila melanogaster) heraus, dass sich bei Phosphatmangel Zellen der Darmschleimhaut rasch vermehren. Dies konnten sie auf ein Gen mit dem Namen "PXo" zurückführen, das in ähnlicher Form auch in vielen anderen Tieren, einschließlich des Menschen, vorkommt. Es enthält die Information für ein Protein, das als Phosphatsensor und -transporter fungiert. Wenn die Forschenden in den Versuchen wenig Phosphat zur Verfügung stellten, produzierten die Zellen weniger von diesem Protein und reagierten stattdessen mit verstärkter Vermehrung.
"PXo bodies" speichern Phosphat
In weiteren Untersuchungen lokalisierten die Forschenden das PXo-Protein innerhalb der Zellen in ovalen Kompartimenten – den bislang unbekannten Organellen, von den Entdeckern "PXo bodies" genannt. Diese seien bis zu drei Mikrometer groß und bestünden aus mehreren Membranschichten, in die das PXo-Protein offenbar Phosphat hinein transportiere. Dort würde das Phosphat in Form von sogenannten Phospholipiden gespeichert, dem Hauptbestandteil von Zellmembranen. Bei Phosphatmangel lösten sich die Organellen in der Studie auf und gaben die Phospholipide und damit Phosphat wieder ins Zellinnere frei. Dies löste eine Kette an Stressreaktionen aus, die in Zellvermehrung resultierten.
Die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler interpretieren dies als Mechanismus, um bei Nährstoffknappheit mehr Zellen zu generieren, die dann mehr Nahrung aufnehmen können. Die Entdeckung eines neuen Organells in tierischen Zellen zeigt nach Ansicht der Autorinnen und Autoren, dass es bei der Erforschung der Zellphysiologie noch viel zu entdecken gibt. Weitere Untersuchungen könnten etwa klären, ob es die Organellen und ihren Mechanismus auch in anderen Lebewesen gibt.
ckr
