Die Rolle von Kohlenhydraten bei der Zell-Zell-Erkennung

Unter Zell-Zell-Erkennung versteht man die Fähigkeit von Zellen, einen Nachbarzelltyp von einem anderen oder eine körperfremde von einer körpereigenen Zelle zu unterscheiden. Diese Eigenschaft ist bei der Assoziation von Zellen zu Geweben und weiter zu Organen in der Embryonalentwicklung ebenso von Bedeutung wie bei der Immunabwehr von Krankheitserregern (siehe Kapitel 44). Zellen erkennen andere Zellen durch Bindung von Oberflächenmolekülen auf der Plasmamembran. Vielfach sind Kohlenhydratketten an diesem Erkennungsprozess beteiligt (Abbildung 7.5 d).

Synthese von Membrankomponenten und ihre Ausrichtung in der entstehenden Membran

Abbildung 7.6: Synthese von Membrankomponenten und ihre Ausrichtung in der entstehenden Membran. Die Plasmamembran besitzt unterscheidbare Seiten - eine cytoplasmatische (orange) und eine extrazelluläre (wasserblau). Die extrazelluläre Seite der Plasmamembran entspricht topologisch der Innenseite der ER-Membran (und der Membranen des Golgi-Apparates und der Transportvesikel).

VERSTÄNDNISFRAGEN

  • 1. Die Kohlenhydratreste, mit denen die meisten Proteine und manche Lipide der Plasmamembran modifiziert sind, werden bei der Biosynthese dieser Membrankomponenten im ER und im Golgi-Komplex angefügt. Die neu entstandene Membran wird dann in Transportvesikel integriert, die zur Zelloberfläche wandern. Auf welcher Seite der Vesikelmembran befinden sich die Glycosylreste?
  • 2. Was ware, wenn? Wie sollte sich Ihrer Einschätzung nach der Sättigungsgrad der Fettsäureteste (Acylreste) von Pflanzen, die an kalte Umgebungen angepasst sind, von solchen unterscheiden, die an heiße Umgebungen angepasst sind?

Membranständige Kohlenhydratreste sind normalerweise zu kurzen, verzweigten Ketten aus maximal 15 Glycosylresten verknüpft. Wenn diese kovalent an Lipide gebunden sind, spricht man von Glycolipiden. Häufiger liegen sie jedoch an Proteine gebunden vor (Glycoproteine, Abbildung 7.4).

Die Kohlenhydratreste auf der extrazellulären Seite der Plasmamembran variieren von Art zu Art, ebenso wie unter Individuen derselben Art, ja sogar zwischen den verschiedenen Zelltypen ein und desselben Individuums. Die Vielfalt der Moleküle und ihre Lokalisation auf der Zelloberfläche erlauben es den membranständigen Kohlenhydraten, als Marker zu fungieren, anhand derer sich eine Zelle von einer anderen unterscheidet. So stellen beispielsweise die vier als A, B, AB und 0 bezeichneten Blutgruppen des Menschen Varianten von Kohlenhydratstrukturen auf der Oberfläche der roten Blutzellen dar.

Synthese und topologische Asymmetrie von Membranen

Membranen haben unterscheidbare Innen- und Außenseiten. Die beiden Lipidschichten einer Membran können sich in der Lipidzusammensetzung unterscheiden. Membranproteine haben eine definierte Ausrichtung in der Membran, die für ihre Funktion wichtig ist. Wenn ein Transportvesikel mit der Plasmamembran fusioniert, verschmilzt die Außenseite der Vesikelmembran mit der cytoplasma-tischen (inneren) Schicht der Plasmamembran. Moleküle, die auf der Innenseite des endoplasmatischen Reticulums ihren Transport beginnen, landen so schließlich auf der Außenseite der Plasmamembran.

□ Der Vorgang beginnt mit der Synthese von Membranproteinen und Lipiden im endoplasmatischen Reticulum (=> Abbildung 7.6). Hier werden auch schon Kohlenhydratreste (grün) an die Proteine (lila) angeknüpft, es resultieren Glycoproteine. Die Kohlenhydratketten können schon im ER erste Modifizierungen erfahren.

□ Im Golgi-Apparat werden die Glycoproteine weiter posttranslational modifiziert. In diesem Kompartiment erfolgt die Synthese von Glycolipiden.

B Transmembranproteine (hantelförmige lila Symbole), Membranglycolipide und sekretorische Proteine (lila Kügelchen) werden in Transportvesikeln zur Plasmamembran oder einem sonstigen Zielort verfrachtet.

□ Die Vesikel fusionieren mit ihren Zielmembranen. Bei der Fusion mit der Plasmamembran wird der Vesikelinhalt extrazellulär sezerniert. Bei der Vesi-kelfusion gelangen die Kohlenhydratreste von Membranglycoproteinen und Glycolipiden auf die Außenseite der Plasmamembran. Die asymmetrische Anordnung von Proteinen, Lipiden und damit assoziierten Kohlenhydratresten in der Plasmamembran wird also bereits festgelegt, wenn diese Verbindungen im ER und im Golgi-Apparat synthetisiert und in die Membran inseriert werden.

 
Quelle
< Zurück   INHALT   Quelle   Weiter >