3D-Bilder aus dem Zellinneren

Die für die Proteinsynthese zuständigen Ribosomen treten in der lebenden Zelle meist wie an einer Perlschnur aufgereiht in den Polyribosomen auf. Durch die Kryo-Elektronentomographie können diese Zellorganellen jetzt in ihrer "natürlichen Umgebung", dem Zellinneren, dreidimensional abgebildet und untersucht werden. Dabei wird die Zelle quasi schockgefroren, sodass ihre räumliche Struktur erhalten bleibt und sie in ihren Eigenschaften nicht verändert wird. Dann nehmen die Forscher mit dem Elektronenmikroskop aus verschiedenen Blickwinkeln zweidimensionale Bilder der Zelle auf, aus denen sie schließlich ein dreidimensionales Bild rekonstruieren.

Mit Hilfe dieser Methode konnten die Münchener Wissenschaftler jetzt zum ersten Mal eine dreidimensionale Abbildung einer intakten menschlichen Zelle erzeugen. Dabei fanden sie heraus, wie die Ribosomen innerhalb der menschlichen Zelle positioniert sind: Ihre Anordnung ist keinesfalls zufällig, sondern sorgt dafür, dass neu entstandene, noch ungefaltete Proteine großen Abstand voneinander einhalten. Bereits zuvor konnten sie eine ähnliche Positionierung schon bei bakteriellen Zellen beobachten, was darauf schließen lässt, dass die Ribosomen bei allen Lebewesen auf nahezu gleiche Weise angeordnet sind. Diese räumliche Organisation der Ribosomen könnte darauf ausgerichtet sein, ein Verklumpen und eine daraus resultierende Fehlfaltung neu entstandener Proteine zu verhindern.

In Zukunft könnte untersucht werden, wie sich diese Organisation zum Beispiel in alternden und kranken Zellen ändert und welchen Einfluss das auf die Gesamteffizienz der Proteinproduktion und -faltung haben könnte.

Literatur:

Brandt, F., et al.: Molecular Cell 2010;39(4):560-569, Online-Veröffentlichung doi:10.1016/j.molcel.2010.08.003.