Ontdekking van celsymbiose: Bielefeld-onderzoekers onthullen geheimen van de extracellulaire matrix!

Ontdekking van celsymbiose: Bielefeld-onderzoekers onthullen geheimen van de extracellulaire matrix!

Op 18 augustus 2025 publiceerde een internationaal onderzoeksteam, waaronder de Universiteit van Bielefeld, een baanbrekend onderzoek in het tijdschriftProceedings van de Nationale Academie van Wetenschappen(PNAS). De studie onderzoekt hoe cellen in een team complexe structuren vormen, vooral door de interactie in de extracellulaire matrix (ECM) die door cellen wordt geproduceerd. De focus van het onderzoek lag op het modelorganisme Volvox carteri, een groene alg die uit zo'n 2.000 cellen bestaat.

De wetenschappers gebruikten een fluorescent gelabeld ECM-eiwit genaamd ferophorine II om de structuren van de ECM te visualiseren. Om dit te doen, gebruikten ze een confocale laserscanmicroscoop (CLSM), die een beeld met hoge resolutie van de ECM mogelijk maakte. De resultaten toonden aan dat feroforine II gelokaliseerd is op grensstructuren van de ECM en dat de stabiliteit van de externe structuren behouden blijft ondanks verschillende eiwitten die tussen cellen worden geproduceerd. Interessant is dat de compartimenten van de ECM een wiskundige k-gamma-verdeling volgen.

Dynamische ontwikkeling en zelforganisatie

Een belangrijke bevinding van het onderzoek is het vermogen van cellen om gezamenlijk stabiele externe structuren te creëren zonder de noodzaak van directe coördinatie. Dit duidt op een proces van zelforganisatie. De onderzoekers ontdekten ook dat de ECM-structuren afgeronde of veelhoekige grenzen hebben die veranderen naarmate de algen groeien.

Het onderzoeksteam bestond uit verschillende experts, waaronder professor Armin Hallmann, dr. Benjamin von der Heyde en dr. Eva Laura von der Heyde van de Universiteit van Bielefeld, evenals Anand Srinivasan, dr. Sumit Kumar Birwa, dr. Steph Höhn en professor Raymond Goldstein van de Universiteit van Cambridge. Deze gezamenlijke inspanning wordt ondersteund door financiering van de Wellcome Trust en de John Templeton Foundation.

De rol van de extracellulaire matrix

De extracellulaire matrix speelt een cruciale rol in celcommunicatie en interactie. Het bestaat uit een heterogene basisstof die onder meer water, glycoproteïnen, polysachariden en belangrijke voedingsstoffen bevat. De belangrijkste componenten omvatten ook collageen, die verschillende soorten vezels vormen en in bijna elk weefsel aanwezig zijn. Deze matrix beïnvloedt niet alleen de eigenschappen van weefsels, maar ook het celgedrag door interacties tussen eiwitten en matrixcomponenten.

Uit het onderzoek blijkt ook dat 54% van de genen in V. carteri specifiek zijn voor celtypen. Er zijn twee belangrijke celtypespecifieke promoters geïdentificeerd: PCY1, dat actief is in voortplantingscellen (gonidia), en PFP, dat werkt in somatische cellen. Deze promoters bieden effectieve moleculaire hulpmiddelen voor genetische manipulatie en de studie van genfuncties binnen V. carteri.

Over het geheel genomen benadrukt het onderzoek hoe belangrijk de dynamiek van de ECM is voor de vorming en stabiliteit van complexe celstructuren en opent het nieuwe perspectieven voor het begrijpen van meercelligheid en celdeling.

De originele publicatie, geschreven door Benjamin von der Heyde et al., is gepubliceerd op 12 augustus 2025 en is te vinden onder de DOI: 10.1073/pnas.2425759122 kan worden bekeken.

Voor meer informatie over de extracellulaire matrix kunt u terecht op Wikipedia.

De studie van V. carteri en verwante organismen zou brede toepassingen kunnen hebben in de synthetische biologie en medisch onderzoek, zoals het ontwikkelen van meer specifieke therapieën of het verdiepen van ons begrip van celgedrag.

uni-bielefeld.de rapporteert dat wetenschappelijke bevindingen over het zelforganiserende vermogen van cellen nieuwe wegen openen in biologisch onderzoek.

Samenvattend verbreedt het onderzoek onze perspectieven op de complexiteit van het leven en werpt het licht op de interactie van cellen in hun natuurlijke omgeving.