SdWSBMH0217

Amerikanischen Gesellschaft für Zellbiologie in San Fran-
cisco. In nächtelangen Gesprächen über die Vorträge, die
wir gehört hatten, begeisterten wir uns immer mehr für
das grün fluoreszierende Pro tein (GFP). Eine der bei dieser
Tagung Vortragenden beschrieb, wie sie diesen fluoreszie-
renden Marker an das von ihr untersuchte Protein geklebt
hatte, um seinen Weg in lebenden Zellen verfolgen zu
können. Entsprechend fragten wir uns, ob unsere For-
schungsgruppen GFP zum Erfassen der Bewegungen von
Connexinen nutzen könnten.
Zunächst hefteten wir GFP an das Schwanzende. Zu
unserer großen Freude funktionierte der Ansatz: Die
markierten Connexine wurden korrekt in die Zellmembran
eingebaut, wo sie sich zu funktionsfähigen Gap Junctions
verbanden, die sich praktisch normal verhielten. Damit
hatten wir nun eine leistungsfähige Methode, mit der wir
das Verhalten von Connexinen innerhalb von Zellen
beobachten konnten – eine Arbeit, die Laird an seiner
neuen Stelle an der University of Western Ontario fort-
setzte.
Unsere allerersten Beobachtungen überraschten uns.
Zunächst fotografierten wir die Zellen alle zehn Minuten in
der Annahme, wir könnten die Einzelbilder zu einem

Zeitrafferfilm zusammensetzen, der die Bewegungen der
Connexine wiedergibt. Aber diese waren so schnell, dass
wir die einzelnen Proteine nicht verfolgen konnten. Wir
versuchten es erneut mit einem Abstand von zwei Minu-
ten, aber auch das war immer noch zu lang. Um einzelne
markierte Moleküle bei ihrer Wanderung innerhalb der
Zelle beobachten zu können, mussten wir im Endeffekt
alle paar Sekunden eine Aufnahme machen.
Die entstandenen Filme ermöglichten es uns nicht nur,
die Bewegung der Connexine zu verfolgen, sondern auch
zu erfassen, wie die Halbkanäle in den Zellen entlang von
molekularen Schienen aus so genannten Mikrotubuli
transportiert wurden. Wir und andere Forscher beobachte-
ten, wie sich kleinere Gap Junctions zu größeren zusam-
menlagern. Hinweise darauf hatten wir bereits in unseren
elektronenmikroskopischen Untersuchungen gefunden.
Umgekehrt können auch größere Kontaktflächen ausein-
anderbrechen und dann kleinere bilden. Das geschieht,
wenn die Zellen wachsen, sich bewegen, verformen und
teilen.
Unsere Kollegen entwickelten noch andere Methoden,
um Connexine zu markieren, und fanden heraus, dass Gap
Junctions durch Anlagern weiterer Halbkanäle an ihre
äußere Begrenzung wachsen. Damit stellt das Zentrum
einer Gap Junction den »ältesten« Teil der Zell-Zell-Kon-
taktfläche dar. Diese Komponenten scheinen im Lauf der

Auf­ und Abbau

von Gap Junctions

Zellen bauen ihre Gap Junctions (rechts unten) fortlaufend

rasch auf und um. Zunächst produzieren sie Pro teine na-

mens Conne xine (1), fügen sie dann zu so genannten Halb-

kanälen zusammen (2) und bauen diese schließlich in die

Zellmembran ein (3). Treffen die Halbkanäle dort auf bereits

bestehende Gap Junctions, können sie an ihre Gegen-

stücke in der Nachbarzelle an docken und so neue Verbin-

dungsgänge zwischen diesen Zellen ausbilden (4).

Gleichzeitig werden alte Gap-Junction-Kanäle

entfernt und abgebaut (5 und 6).

endoplasmatisches

Retikulum

Connexin

Connexine (blau), die

Baueinheiten der Gap

Junctions, werden in

einem Zellkompartiment,

dem endoplasmatischen

Retikulum, synthe tisiert.

EMILY COOPER / SCIENTIFIC AMERICAN MAI 2015

Um die Bewegungen der Conne-

xine im Zeitrafferfilm darzustellen,

mussten wir die Zellen alle paar

Sekunden fotografieren

1

6

Die Lysosomen bauen die

Gap-Junction-Proteine in ihre

Einzelelemente, die Amino-

säuren, ab und setzen diese ins

Zyto plasma frei, wo sie zur

Herstellung neuer Proteine zur

Ver fügung stehen.