Die Rolle der Myosine für die Surfactantsekretion in alveolären Typ II Zellen

Einführung: Surfactant wird von alveolären Typ II Zellen freigesetzt und bestimmt maßgeblich die mechanischen Eigenschaften der Lunge. Surfactantmangel führt zu einer reduzierten Lungencompliance und kann beim Neugeborenen zum Atemnotsyndrom und beim Erwachsenen zur Lungenfibrose führen. Die molekularen Mechanismen der Surfactantsekretion sind jedoch weitgehend unerforscht. Surfactant besteht aus Lipiden und hydrophoben Proteinen, die in großen sekretorischen Vesikeln (lamellar bodies, LBs) gespeichert sind und mittels Exozytose freigesetzt werden. Wegen seiner Hydrophobizität sind zusätzliche zelluläre Mechanismen für die Surfactantfreisetzung notwendig. Einer diesen Mechanismen ist die Polymerisierung von Aktin auf dem fusionierten Vesikel, was zur Entstehung eines Aktin-Coats führt. Durch dessen Kompression wird eine effektive Surfactantfreisetzung ermöglicht.

Methoden: Um die Mechanismen der Surfactantfreisetzung zu verstehen, haben wir mit hochauflösenden bildgebenden Verfahren und molekularbiologischen Methoden die Rolle der Aktin-assoziierten Motorproteine für die Exozytose untersucht.

Ergebnisse: Myosin II translozierte zu den Aktin-Coats. Die Aktivierung von Myosin II wurde als eine der molekularen Komponenten identifiziert, die zur Aktin-Kompression führen. Proteine der Myosin 1 Familie, die sowohl an Aktinfilamente als auch an Membranen binden, können den Aktin-Coat und die LB Membran mit einander verbinden. Die Myosin 1 Isoformen, Myosin 1b und Myosin 1c, translozierten zu fusionierten LBs. Die Kinetik der Myosin 1c Translokation hatte einen ähnlich schnellen Verlauf wie die Translokation von PIP₂ Lipiden. Im Gegensatz dazu erfolgte die Translokation von Myosin 1b deutlich langsamer. Die Inhibition von Myosin 1c hat die Exozytose verringert und die Kompression des Aktin-Coats verlangsamt. Die Expression einer Myosin 1b Mutante, die nicht an Aktin binden kann, beschleunigte die Kompression des Aktin-Coats.

Diskussion: Diese Ergebnisse zeigen, dass unterschiedliche Myosin Familien eine wichtige Rolle für die Surfactantsekretion haben und dass unterschiedliche Isoformen der Myosin 1 Familie verschiedene Funktionen während der Exozytose erfüllen.