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25.07.2006

Einfaches Modell erklärt Molekültransport durch Membranen


Es gibt neue Erkenntnisse über den Transport von Molekülen durch Zellmembranen. Sie stammen von Wolfgang Bauer von der Medizinischen Klinik I der Uni Würzburg und von Walter Nadler, der an der Michigan Technological University in den USA tätig ist. Veröffentlicht ist das neue Wissen seit 21. Juli online in PNAS, der Zeitschrift der Nationalen Akademie der Wissenschaften der USA.

In allen Organismen ist es von grundlegender Bedeutung, dass Moleküle durch Zellmembranen hindurch transportiert werden. Dadurch ist zum Beispiel die Aufnahme von Nährstoffen aus dem Darm in den Körper, das Ausscheiden von Abfallprodukten über die Nieren, aber auch die Verständigung der Zellen untereinander gesichert.

Meistens werden die Moleküle über spezielle Kanäle oder Poren durch die Membranen geleitet. Diese Art des Transports hängt ganz davon ab, auf welche Weise die Moleküle in den Durchlässen durch Kräfte beeinflusst werden. Solche Kräfte entstehen zum Beispiel durch Bindungsstellen, an welche die Moleküle in den Kanälen andocken können.

"Unklar war bislang, ob diese Bindungsstellen den Transport eher verstärken oder eher verringern", erklärt Bauer. Mit seinem Kollegen Nadler hat er an einem einfachen theoretischen Modell gezeigt, dass die anziehenden Kräfte einer Bindungsstelle den Transport von Molekülen verstärken - aber nur bis zu einer gewissen Schwelle. Werden die Kräfte größer, wirkt dieselbe Bindungsstelle plötzlich als Hindernis.

"Auf diese Weise wird der Stofftransport durch die Membranen steuerbar", sagt Bauer, "und unser Modell erklärt den Mechanismus dieser Steuerung quantitativ." Das sei nicht nur von grundlegender Bedeutung für das Verständnis von Vorgängen in der Zelle, sondern wird nach Einschätzung der Würzburger Wissenschaftler auch für die Nanotechnologie eine Rolle spielen: "Vorstellbar ist, dass sich die "Drehzahl" molekularer Motoren über die Stärke von Bindungsstellen steuern lässt."

Quelle: idw/Universität Würzburg




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