{"id":86584,"date":"2025-12-01T09:15:00","date_gmt":"2025-12-01T08:15:00","guid":{"rendered":"https:\/\/aktuelles.uni-frankfurt.de\/?p=86584"},"modified":"2025-11-28T17:20:04","modified_gmt":"2025-11-28T16:20:04","slug":"neue-bausteine-der-zellkommunikation-wie-eine-unsichtbare-kappe-elektrische-synapsen-steuert","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/aktuelles.uni-frankfurt.de\/en\/forschung\/neue-bausteine-der-zellkommunikation-wie-eine-unsichtbare-kappe-elektrische-synapsen-steuert\/","title":{"rendered":"Neue Bausteine der Zellkommunikation: Wie eine unsichtbare \u201eKappe\u201c elektrische Synapsen steuert"},"content":{"rendered":"<p><em>Forscher*innen entdecken eine bislang unbekannte Proteinstruktur, die den direkten Informationsaustausch zwischen Zellen beeinflusst<\/em><\/p>\n\n\n\n<p><strong>Ein internationales Team um die Goethe-Universit\u00e4t Frankfurt hat mit modernster Mikroskopie elektrische Synapsen (<em>Gap Junctions<\/em>) im Inneren einer lebenden Zelle sichtbar gemacht. Dabei stie\u00df es auf eine \u00fcberraschende zus\u00e4tzliche Struktur: eine bislang unbekannte ringf\u00f6rmige \u201eKappe\u201c, die den Kanal von der Zellinnenseite bedeckt oder gar abschlie\u00dft. Sie scheint vom Protein UNC-1 gebildet zu werden, dessen Proteinfamilie im Zusammenhang mit unterschiedlichen Erkrankungen steht. Die Ergebnisse sind in <em>Science Advances<\/em> erschienen.<\/strong><\/p>\n\n\n\n<p>Wenn zwei Zellen miteinander \u201esprechen\u201c, tun sie das unter anderem \u00fcber winzige Kan\u00e4le, die elektrischen Synapsen. Anders als chemische Synapsen erm\u00f6glichen diese sogenannten <em>Gap Junctions<\/em> den direkten Austausch von Informationen zwischen zwei Zellen, etwa in Form von Ionen. Ohne sie k\u00f6nnte unser Herz nicht synchron schlagen, und Nervenzellen k\u00f6nnten nicht im Takt feuern. Doch was genau passiert bei dieser Form der Zellkommunikation?<\/p>\n\n\n\n<div style=\"height:20px\" aria-hidden=\"true\" class=\"wp-block-spacer\"><\/div>\n\n\n\n<h2 class=\"wp-block-heading\">Ein Blick in die lebende Zelle<\/h2>\n\n\n\n<figure class=\"wp-block-image alignright size-full is-resized\"><img fetchpriority=\"high\" decoding=\"async\" width=\"650\" height=\"450\" src=\"https:\/\/aktuelles.uni-frankfurt.de\/wp-content\/uploads\/2025\/11\/GapJunctions_c_N_Rosenkranz.jpg\" alt=\"Obere Reihe: Die cryo-ET Mittelungen der Gap Junction Kan\u00e4le (links) zeigten auff\u00e4llige Kappen (rechts; lila) an der Zellinnenseite. Untere Reihe: DieGap Junctions (hellblau) lassen Zellen \u00fcber ihre Membranen (grau) hinweg kommunizieren (Bild: N. 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Rosenkranz).<\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n<p>Bisher wurden <em>Gap Junctions<\/em> vor allem in Form isolierter, chemisch behandelter Proteine untersucht \u2013 also au\u00dferhalb ihrer nat\u00fcrlichen Umgebung. Um die Struktur direkt in lebendem Gewebe abzubilden, untersuchten Wissenschaftler*innen von Goethe-Universit\u00e4t Frankfurt, Max-Planck-Institut f\u00fcr Biophysik und National Centre for Biological Sciences in Bangalore (Indien) Zellen des Fadenwurms <em>Caenorhabditis elegans<\/em> mittels Cryo-Elektronentomographie (cryo-ET). \u201eMit dieser Methode k\u00f6nnen wir die Zellen in ihrem nat\u00fcrlichen Zustand einfrieren und dreidimensionale Bilder ihres Innenlebens aufnehmen\u201c, erkl\u00e4rt Prof. Dr. Alexander Gottschalk vom Institut f\u00fcr Biophysikalische Chemie an der Goethe-Universit\u00e4t. \u201eAus Tausenden einzelner Kanalbilder ermitteln wir dann eine hochaufl\u00f6sende Struktur, die Aufschluss \u00fcber die Funktionsweise der <em>Gap Junctions<\/em> gibt.\u201c<\/p>\n\n\n\n<p>Die <em>Gap Junction<\/em>-Kan\u00e4le des Fadenwurms bestehen aus je sechs Bausteinen pro Zelle. Zusammen bilden sie einen Kanal aus zw\u00f6lf Untereinheiten, genau wie beim Menschen. Diese Strukturen sind w\u00e4hrend der Evolution erstaunlich gut erhalten geblieben, so dass Forschungsergebnisse aus einfachen Organismen auch auf h\u00f6here S\u00e4ugetiere \u00fcbertragen werden k\u00f6nnen. Die Ergebnisse zeigten, dass nicht alle Kan\u00e4le gleich aussehen: Einige sind breit und offen, andere schmal und vermutlich geschlossen.<\/p>\n\n\n\n<div style=\"height:20px\" aria-hidden=\"true\" class=\"wp-block-spacer\"><\/div>\n\n\n\n<h2 class=\"wp-block-heading\">Entdeckung einer ringf\u00f6rmigen Kappe<\/h2>\n\n\n\n<p>An manchen Kan\u00e4len entdeckten die Forscher*innen eine zus\u00e4tzliche Struktur: eine ringf\u00f6rmige \u201eKappe\u201c, die auf der Zellinnenseite der einzelnen Kan\u00e4le sa\u00df und deren \u00d6ffnung umschloss. Bei dieser bislang unentdeckten Struktur handelt es sich um ein winziges, aber wichtiges Bauteil: M\u00f6glicherweise k\u00f6nnen die Synapsen ihre Verbindung damit wie ein Ventil regulieren \u2013 ein Mechanismus, der f\u00fcr die Steuerung elektrischer Signale im Herzen oder Darm entscheidend sein k\u00f6nnte.<\/p>\n\n\n\n<p>Um herauszufinden, welches Protein diese \u201eKappe\u201c bildet, kombinierten die Forscher*innen ihre experimentellen Daten mit einer KI-Software, die Proteinstrukturen vorhersagen kann. Das Protein UNC-1 passte genau zur beobachteten Form der Kappe. Computersimulationen best\u00e4tigten, dass der UNC-1-Ring stabil auf dem Kanal sitzen kann und dass beide Proteine miteinander interagieren \u2013 als ob sie f\u00fcreinander gemacht w\u00e4ren.<\/p>\n\n\n\n<div style=\"height:20px\" aria-hidden=\"true\" class=\"wp-block-spacer\"><\/div>\n\n\n\n<h2 class=\"wp-block-heading\">Bedeutung f\u00fcr menschliche Krankheiten<\/h2>\n\n\n\n<p>UNC-1 geh\u00f6rt zur Familie der Stomatin-\u00e4hnlichen Proteine, die auch im menschlichen K\u00f6rper vorkommen und hier ringf\u00f6rmige Kappen ausbilden k\u00f6nnen. Stomatin findet sich etwa in roten Blutk\u00f6rperchen, das verwandte Podocin in den Nieren. Mutationen dieser Proteine im Menschen stehen in Zusammenhang mit Erbkrankheiten wie etwa erblich bedingter Stomatocytose oder dem Steroid-resistenten nephrotischen Syndrom (SRNS). Auch W\u00fcrmer mit defektem UNC-1 sind stark in ihrer Beweglichkeit eingeschr\u00e4nkt. \u201eDie strukturelle \u00c4hnlichkeit dieser Proteinfamilie \u00fcber verschiedene Spezies hinweg ist bemerkenswert\u201c, sagt einer der Erstautoren, Nils Rosenkranz, der sich f\u00fcr seine Doktorarbeit mit diesem Proteinkomplex besch\u00e4ftigt. \u201eUnsere Entdeckung legt nahe, dass die Regulation von <em>Gap Junctions<\/em> oder anderen Kan\u00e4len in der Zellmembran durch solche Kappen ein fundamentales Prinzip der Zellkommunikation sein k\u00f6nnte \u2013 vom Fadenwurm bis zum Menschen.\u201c<\/p>\n\n\n\n<p>Die Entdeckung wirft nun neue Fragen auf: Reguliert die \u201eKappe\u201c tats\u00e4chlich das \u00d6ffnen und Schlie\u00dfen der Kan\u00e4le? Wie beeinflusst sie den Fluss von Ionen? Die Forscher*innen vermuten, dass auch menschliche <em>Gap Junctions<\/em> von \u00e4hnlichen Kappen reguliert werden. Das k\u00f6nnte langfristig neue Therapieans\u00e4tze f\u00fcr Krankheiten er\u00f6ffnen, bei denen die Kommunikation zwischen Zellen gest\u00f6rt ist.<\/p>\n\n\n\n<div style=\"height:20px\" aria-hidden=\"true\" class=\"wp-block-spacer\"><\/div>\n\n\n\n<p class=\"has-background\" style=\"background-color:#eeeeee\"><strong>Publikation:<\/strong> Nils Rosenkranz, Alexandra N. Birtasu, Konstantin Wieland, Lisa Rehm, Rachita Sharma, Atal Vats, Sina Manger, Aayush Srivastava, Abhishek Bhattacharya, Gerhard Hummer, Achilleas S. Frangakis, Alexander Gottschalk. <a href=\"https:\/\/www.doi.org\/10.1126\/sciadv.aea8596\" target=\"_blank\" rel=\"noreferrer noopener\">In situ structure of a gap junction\u2013stomatin complex.<\/a> Science Advances (2025)<\/p>","protected":false},"excerpt":{"rendered":"<p>Forscher*innen entdecken eine bislang unbekannte Proteinstruktur, die den direkten Informationsaustausch zwischen Zellen beeinflusst Ein internationales Team um die Goethe-Universit\u00e4t Frankfurt hat mit modernster Mikroskopie elektrische Synapsen (Gap Junctions) im Inneren 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Rosenkranz)."},{"@type":"BreadcrumbList","@id":"https:\/\/aktuelles.uni-frankfurt.de\/forschung\/neue-bausteine-der-zellkommunikation-wie-eine-unsichtbare-kappe-elektrische-synapsen-steuert\/#breadcrumb","itemListElement":[{"@type":"ListItem","position":1,"name":"Startseite","item":"https:\/\/aktuelles.uni-frankfurt.de\/"},{"@type":"ListItem","position":2,"name":"Neue Bausteine der Zellkommunikation: Wie eine unsichtbare \u201eKappe\u201c elektrische Synapsen steuert"}]},{"@type":"WebSite","@id":"https:\/\/aktuelles.uni-frankfurt.de\/#website","url":"https:\/\/aktuelles.uni-frankfurt.de\/","name":"Aktuelles aus der Goethe-Universit\u00e4t Frankfurt","description":"Aktuelles aus der Goethe-Universit\u00e4t | Neues aus Forschung, Lehre, Studium","publisher":{"@id":"https:\/\/aktuelles.uni-frankfurt.de\/#organization"},"potentialAction":[{"@type":"SearchAction","target":{"@type":"EntryPoint","urlTemplate":"https:\/\/aktuelles.uni-frankfurt.de\/?s={search_term_string}"},"query-input":{"@type":"PropertyValueSpecification","valueRequired":true,"valueName":"search_term_string"}}],"inLanguage":"en-GB"},{"@type":"Organization","@id":"https:\/\/aktuelles.uni-frankfurt.de\/#organization","name":"Goethe University Frankfurt","url":"https:\/\/aktuelles.uni-frankfurt.de\/","logo":{"@type":"ImageObject","inLanguage":"en-GB","@id":"https:\/\/aktuelles.uni-frankfurt.de\/#\/schema\/logo\/image\/","url":"https:\/\/aktuelles.uni-frankfurt.de\/wp-content\/uploads\/2022\/03\/800px-Goethe-Logo.png","contentUrl":"https:\/\/aktuelles.uni-frankfurt.de\/wp-content\/uploads\/2022\/03\/800px-Goethe-Logo.png","width":800,"height":436,"caption":"Goethe-Universit\u00e4t"},"image":{"@id":"https:\/\/aktuelles.uni-frankfurt.de\/#\/schema\/logo\/image\/"}},{"@type":"Person","@id":"https:\/\/aktuelles.uni-frankfurt.de\/#\/schema\/person\/2d7afe17766f277209841b6b1a8b993b","name":"Dr. Phyllis Mania","url":"https:\/\/aktuelles.uni-frankfurt.de\/en\/author\/dr-phyllis-mania\/"}]}},"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/aktuelles.uni-frankfurt.de\/en\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/86584","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/aktuelles.uni-frankfurt.de\/en\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/aktuelles.uni-frankfurt.de\/en\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/aktuelles.uni-frankfurt.de\/en\/wp-json\/wp\/v2\/users\/40"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/aktuelles.uni-frankfurt.de\/en\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=86584"}],"version-history":[{"count":0,"href":"https:\/\/aktuelles.uni-frankfurt.de\/en\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/86584\/revisions"}],"wp:featuredmedia":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/aktuelles.uni-frankfurt.de\/en\/wp-json\/wp\/v2\/media\/86591"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/aktuelles.uni-frankfurt.de\/en\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=86584"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/aktuelles.uni-frankfurt.de\/en\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=86584"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/aktuelles.uni-frankfurt.de\/en\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=86584"},{"taxonomy":"post_folder","embeddable":true,"href":"https:\/\/aktuelles.uni-frankfurt.de\/en\/wp-json\/wp\/v2\/post_folder?post=86584"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}