Technik verstehen Was Eiweiße mit der Post und dem Bau zu tun haben

Ein Mensch besteht aus 100 Billionen Zellen. Also, das ist ein Schätzwert. In jeder dieser Zellen wuseln zahllose Eiweiße herum. Sie sind die Arbeitstiere, die dafür sorgen, dass alles funktioniert. Ein großer Teil der Eiweiße in der Zelle sind Hüllproteine, die die Zellen selbst, aber auch die kleinen Organe in ihr – Organellen wie das Mitochondrium, das Kraftwerk der Zelle – umschließen mit Membranen, also Hüllen.

Aus Hüllproteinen entstehen zum Beispiel kleine Kanäle oder Poren, um die Stoffe in der Zelle zu transportieren oder wichtige Signale zu übermitteln. Ganz entscheidend ist dabei, dass die Eiweiße richtig eingebaut werden in die Verbindungsleitungen, sonst funktioniert das Ganze nicht. Damit jeder Leitungsbaustein dorthin findet, wo er hinmuss, gibt es ein System, das sich am besten beschreiben lässt mit einer festen Größe im Versand: der Postleitzahl.

Damit die Eiweiße richtig zugestellt werden auf der Baustelle, hängen die Adressen als kleine Etiketten an ihnen dran. Molekulare Sortiermaschinen erkennen die Eiweiß-Etiketten so wie eine Sortiermaschine im Briefzentrum die Postleitzahl auf dem Kuvert oder der Postkarte erkennt. Und weisen dem Hüllprotein seinen Bestimmungsort zu.

Das Unwort aus dem Bio-Unterricht

Manche besondere Eiweiße sind so etwas wie die Einschreibsendungen in der Zelle, sie ziehen die Postleitzahl wie einen Schwanz hinter sich her. Diese TA-Proteine haben ganz besondere Aufgaben: Zum Beispiel sorgen sie dafür, dass Zellhüllen zusammenwachsen oder dass Zellen sich selbst das Leben nehmen, wenn ihr Erbgut derart beschädigt ist, dass sich eine Reparatur nicht mehr lohnt und sie für den Körper gefährlich werden könnten, etwa als Krebszelle.

Die Universitäten Heidelberg, Oxford und Göttingen haben jetzt mithilfe einer speziellen Kältemikroskopie den Mechanismus entschlüsselt, der die TA-Proteine in das Verteiler- und Transportnetz der Zelle einbaut. Dieses Leitungssystem, das die ganze Zelle durchzieht, heißt Endoplasmatisches Retikulum. Ein Wort, auf das jeder Schüler stolz ist, wenn er es aus dem Bio-Unterricht mit heimbringt.

Die Maschine, die die Eiweiße einfügt in das Leitungssystem, ist besonders: Sie hat sich im Lauf der Evolution von der Hefe bis zum Menschen kaum verändert. Man könnte sie als den rüstigen Methusalem im Zellapparat bezeichnen. Ihr Name: GET. Der Methusalem besteht aus drei Eiweißbausteinen – zwei sind zu einer Art Tasche gefaltet, sie sind die Maurer auf dem Gerüst. Der dritte wartet vor dem Gerüst und ist der Handlanger. Kommt das Bauteil für die Zellhülle an, reicht es der Handlanger weiter an die Jungs auf dem Gerüst und die mörteln es in der Zellhülle ein.

Der geklonte Maurer

Damit alles reibungslos funktioniert, arbeitet der Methusalem mit einem Zwilling: Es gibt zwei Kopien von ihm, die sich eng abstimmen und Bauteile in die Zellhülle mörteln. Das ist in etwa so, als würde jeder Maurer einen Klon haben, der auf einem geklonten Gerüst steht und von einem geklonten Handlanger mit Steinen versorgt wird. Doppelt so schnell wäre da jedes Haus fertig. Ein Traum für jeden Bauunternehmer.