Ihre Entstehung verstehen

Foto: Listerien

Doppelte und gegabelte Zilien ent-
stehen, falls das Gen Pitchfork defekt
ist; ©Developmental Cell.

Fehler im Zilienaufbau führen zu zahlreichen Krankheitsbildern, jedoch sind die Folgen durch fehlerhaften Abbau noch gänzlich unerforscht. Die Wissenschaftler haben nun das erste Gen entdeckt, dessen Funktion beim Zilienabbau im lebenden Organismus nachgewiesen werden konnte. Ist das Gen defekt, entstehen doppelte und gegabelte Zilien – daher der Name Pitchfork.

Folgen sind eine für viele Ziliopathien typische Störung der Links-Rechts-Symmetrie des Körpers und Herzversagen.
Zilien sind 5 bis 10 µm lange und 250 nm dicke härchenartige Zellfortsätze, die fast auf allen menschlichen Zellen vorkommen. Sie übernehmen eine Antennenfunktion und spielen eine zentrale Rolle bei der Wahrnehmung des zelluläre Umfeldes und der Signalübertragung.

Fehlerhafte Zilien haben meist genetische Ursachen und schwerwiegende Folgen: In den letzten Jahren konnten über 30 Krankheiten auf Ziliendysfunktionen zurückgeführt werden. Diese Ziliopathien betreffen zahlreiche Organsysteme und zeigen diverse klinische Erscheinungsbilder, aber die molekulare und zelluläre Grundlage hierfür ist noch unverstanden. Beispiele für resultierende Krankheitsbilder sind neben Entwicklungsdefekten wie polyzystischen Nieren-, Leber- und Pankreaserkrankungen (Inzidenz 1:800), Herzdefekte und Adipositas. Auch ein erhöhtes Risiko für Volkskrankheiten wie Diabetes oder Krebs ist sehr wahrscheinlich.

Die funktionellen Untersuchungen Lickerts wurden überwiegend am Mausmodell gemeinsam mit dem Institut für Entwicklungsgenetik und der Abteilung Proteinanalytik des Helmholtz Zentrums München durchgeführt. Allerdings konnten Lickert und Partner Nicolas Katsanis von der Duke Universität in den USA auch bei Patienten mit Ziliopathien Mutationen im Pitchfork-Gen nachweisen. Der Austausch von nur einer einzigen Aminosäure, also einem Baustein, im Pitchfork-Protein kann beim Menschen zur seitenverkehrten Anlage aller Körperorgane (Situs Inversus), zu Nieren- und Lebererkrankungen, aber auch zu schweren Herzfehlern führen. „Unsere Untersuchungen bilden die Basis für ein tieferes Verständnis, aber auch eine genauere Klassifizierung von Ziliopathien“, sagt Lickert.


MEDICA.de; Quelle: Helmholtz Zentrum München