Zilien – die Antennen unserer Zellen
Fast jede Zelle unseres Körpers trägt ein Zilium, eine winzige antennenähnliche Struktur, an ihrer Oberfläche. Zilien spielen eine zentrale Rolle bei der Kommunikation von Zellen: Sie nehmen Signale aus ihrer Umgebung auf und helfen unter anderem dabei, die räumliche Orientierung einer Zelle zu bestimmen oder auf Signale zur Zellteilung zu reagieren. Ihre medizinische Bedeutung wurde zunächst vor allem im Zusammenhang mit Zystennieren deutlich. Heute ist bekannt, dass Störungen in der Bildung oder Funktion von Zilien zahlreiche Organe und Körperfunktionen beeinträchtigen können. Die daraus entstehenden Erkrankungen werden als Ziliopathien bezeichnet.
Wie entsteht ein Zilium?
Wie Zilien entstehen, ist trotz ihrer großen Bedeutung bislang nicht vollständig verstanden. Insbesondere die frühen Schritte der Zilienbildung, bei denen Membranmaterial für das heranwachsende Zilium bereitgestellt wird, waren bisher nur unzureichend beschrieben. Die Ergebnisse der aktuellen Studie liefern nun neue Einblicke in diesen Prozess.
Dabei zeigte sich, dass zunächst kleine Membranbläschen und längliche Membranstrukturen an der Basis des entstehenden Ziliums zusammentreffen und miteinander verschmelzen. Auf diese Weise bildet sich eine ringförmige, an einen Donut erinnernde Membranstruktur. Aus ihr entwickelt sich durch weitere Umbauprozesse und Übergangsstadien schließlich die Zilienmembran. Die Ergebnisse erweitern das bisherige Modell der frühen Ziliogenese um mehrere bislang unbekannte Zwischenschritte.
Membranmaterial für die Zilienbildung
Die Studie zeigt außerdem, dass sowohl der Golgi-Apparat als auch die Plasmamembran Material für die Bildung eines Ziliums bereitstellen. Besonders überraschend war dabei die Rolle des Proteins GRAF1. Die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler konnten zeigen, dass es bereits in frühen Stadien der Zilienbildung benötigt wird und an der Ausbildung der ringförmigen Membranstruktur beteiligt ist. GRAF1 vermittelt dabei den Transport des Membranmaterials von der Zelloberfläche zum entstehenden Zilium.
Die Ergebnisse zeigen, dass die Entstehung eines Ziliums über mehrere aufeinanderfolgende Zwischenstadien erfolgt und unterschiedliche Transportwege innerhalb der Zelle eng zusammenwirken müssen. Die neuen Erkenntnisse tragen dazu bei, die komplexen Mechanismen der Zilienbildung besser zu verstehen. Langfristig könnten sie auch helfen, die molekularen Ursachen von Ziliopathien besser aufzuklären.
Universität Regensburg
Originalpublikation:
Schmidt, K.N., Buerger, K., Maier, O. et al. GRAF1-dependent endocytotic processes and the Golgi apparatus contribute to previously unrecognized intermediate stages of early ciliogenesis. Nat Commun17, 9231 (2026). doi.org/10.1038/s41467-026-76992-5
