Kollagen ist das häufigste Protein in unserem Körper. Es bildet einen wichtigen Bestandteil unserer Sehnen, Bänder, Knochen und Knorpel sowie unserer Haut. Seine Vorstufe, Prokollagen I (PC1), wird im endoplasmatischen Retikulum unserer Zellen produziert und zu einem Trimer, also einem Molekül aus drei Untereinheiten zusammengebaut. „In vitro bilden diese Kollagentrimere starre Moleküle mit einer Länge von bis zu 400 Nanometern“, erklärt ein Team um Soumya Bhattacharyya vom Barcelona Institut für Wissenschaft und Technologie in Spanien. Bisher ging man davon aus, dass die Kollagenmoleküle auch innerhalb der Zellen in dieser Form vorliegen.
„Diese Annahme stellt allerdings ein großes konzeptionelles Problem dar“, erläutern die Forschenden. „Denn die Vesikel, mit denen Moleküle vom endoplasmatischen Retikulum in andere Teile der Zelle transportiert werden, haben nur einen Durchmesser von etwa 60 bis 90 Nanometern und können daher keine starre Fracht von mehreren hundert Nanometern Länge aufnehmen.“ Wie also schaffen es unsere Zellen, Kollagen anzureichern und zu transportieren?
Unerwartet flüssig
Eine Antwort auf diese Frage fanden Bhattacharyya und seine Kollegen durch Zufall, als sie fibrotische Leberzellen untersuchten, die übermäßig viel Kollagen produzieren. „Als wir die Leberzellproben entnahmen und unter dem Mikroskop untersuchten, fielen mir sofort leuchtende kugelförmige Strukturen auf“, berichtet Bhattacharyya. Am stärksten vertreten waren diese Kügelchen in den Zellen mit der höchsten Kollagenproduktion. Eine nähere Untersuchung ergab, dass es sich um winzige Tröpfchen aus Prokollagen I handelte – und dass diese Moleküle keineswegs fehlgefaltete Proteinklumpen darstellen, sondern offenbar eine korrekte Form, die natürlich in den Zellen vorkommt.
Dieses Ergebnis stellt das bisherige Lehrbuchwissen zu Kollagen auf den Kopf: „Innerhalb einer Zelle sind Kollagene keine starren Moleküle, wie man bisher angenommen hatte“, sagt Bhattacharyyas Kollege Vivek Malhotra. „Sie sind tatsächlich sehr biegsam und nehmen eine flüssige Kondensatform an, ähnlich wie Öl in einem Wassertropfen.“ Ebenso wie Öl in Wasser können sich die einzelnen Kondensattröpfchen aufspalten und wieder vereinen. Zudem sind sie wesentlich flexibler als die langen Fasern, zu denen sich das Kollagen außerhalb der Zellen zusammenlagert.
