Cytologie

Desmosomen

Was sind Desmosomen und wie sehen ihre Aufgaben für die Zelle aus? In diesem Beitrag erklären wir dir den Aufbau und die Funktion eines Desmosoms.

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Inhaltsübersicht

Desmosomen einfach erklärt

Die Desmosomen oder auch Macula adhaerens sind in tierischen Zellen vertreten. Du findest sie insbesondere in den Zellen des Herzmuskels und den Epithelzellen (Drüsengewebe/Deckgewebe).

Ein Desmosom ist eine kugelförmige Struktur in der Zellmembran . Du kannst seine Form mit Druckköpfen oder Nieten vergleichen.

Die wichtigste Funktion der Desmosomen ist die Herstellung einer Verbindung zwischen zwei Zellen, um dadurch den mechanischen Zusammenhalt zu erhöhen.
Die Zellstrukturen, welche eine Zelle nicht mit einer anderen Zelle, sondern mit dem Außenraum (Extrazellulärraum) verbinden, werden als Hemidesmosomen bezeichnet.

Definition

Desmosomen (eng. Sg. desmosome, Pl. desmosomes) sind zelluläre Haftstrukturen, die eine Verbindung zweier Zellen generieren können. Ihr Name kommt vom griechischen desmós (Verbindung) und sṓma (Körper).

Desmosomen Aufbau

Ein Desmosom setzt sich aus einem Netzwerk von Proteinen zusammen. All diese Proteine sind an der sogenannten Plaque befestigt. Du kannst dir die Plaque also als eine Art Verbindungsstelle im Desmosom vorstellen, die vor allem aus Ankerproteinen wie zum Beispiel Plaktoglobin und Plaktophilin besteht. Wie der Name schon sagt, dienen Ankerproteine als Verbindungsstücke (Anker) für weitere Proteine.

%<img class="alignnone  wp-image-53304" src="https://blog.studyflix.de/wp-content/uploads/2020/06/Desmosomen-300x142.png" alt="" width="404" height="191" />Beschriftung: Aufbau eines Desmosoms, alt text: Desmosom, Desmosomen, Aufbau, Plaque, Keratin

An die Ankerproteine der Seite der Plaque, die zum Extrazellulärraum zeigt (= äußere Plaque), sind die Cadherine wie zum Beispiel Desmoglein und Desmocollin befestigt. Diese länglichen Glykoproteine gehören zu den Adhäsionsproteinen. Ihre Aufgabe ist die Stabilisierung der Zell-Zell-Kontakte, indem sie sich mit den Cadherinen der anderen Zellen verbinden.

%<img class="n3VNCb" src="https://company.progen.com/fileadmin/user_upload/Desmosomen-Grafik_V2.jpg" alt="Science - Desmosome Antibodies - PROGEN" width="332" height="236" data-noaft="1" /><img class="" src="https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/8/80/Desmosome_-_2.png/250px-Desmosome_-_2.png" srcset="//upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/8/80/Desmosome_-_2.png/375px-Desmosome_-_2.png 1.5x, //upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/8/80/Desmosome_-_2.png 2x" alt="Desmosome - 2.png" width="255" height="219" data-file-width="486" data-file-height="419" /> Beschriftung: Zell-Zell-Kontakt durch ein Desmosom, Alt text: Desmosom, Plaque, Desmosomen, Desmoplaktin, Plaktoglobin, Desmocollin, Desmoglein, Cadherine

Die Seite der Plaque, die zum Zellinnenraum zeigt (= innere Plaque), enthält vor allem das Desmoplakin. Dieses spezielle Protein kommt nur in Desmosomen vor. Es bindet sich an die Ankerproteine und stellt eine Verbindung zu den Intermediärfilamenten des Cytoskeletts her. Diese Verbindung wird insbesondere in den Epithelzellen über sogenannte Fibrillenbündel aus den Proteinen Keratin oder Cytokeratin (Zytokeratin) erzeugt. Diese Fibrillenbündel aus Keratin werden auch als Tonofilamente bezeichnet. In den Zellen der Herzmuskeln ersetzen die Desmin-Filamente die Tonofilamente.

Durch die Verknüpfung mit dem Cytoskelett können sich die Desmosomen an ihrem Ort an der Zelloberfläche stabilisieren.

Desmosomen Funktion

Die Hauptaufgabe der Desmosomen ist die Verankerung der Zellen in Tieren untereinander (Zell-Zell-Kontakte). In der Pflanzenzelle übernehmen diese Aufgabe die Plasmodesmen .

Die Desmosomen stellen eine sehr enge Verbindung zwischen den Zellen her. Der Abstand der Plasmamembranen im Desmosom ist nur ungefähr 15-25 nm groß. Dadurch ist der gesamte Zellverbund gegenüber äußeren mechanischen Einwirkungen (Zug-/Scherkräfte) relativ stabil. Aus diesem Grund befinden sie sich insbesondere in Zellen mit hoher mechanischer Belastung (z.B. Herzmuskel).

Doch nicht nur die Stabilität des Zellverbundes gegen äußere Einflüsse kann durch Desmosomen erhöht werden. Indem sie eine Verbindung zwischen der Zellmembran und dem Cytoskelett beispielsweise über die Tonofilamente herstellen, können sie auch eine einzelne Zelle relativ gut in ihrer Form halten.

Hemidesmosomen

Die Hemidesmosomen sind eng mit den Desmosomen verwandt. Wie auch ein Desmosom, kommt ein Hemidesmosom sehr oft in Epithelzellen vor.

Wenn du ihren Gesamtaufbau in einem Elektronenmikroskop betrachtest, wird dir auffallen, dass Hemidesmosmen wie halbe Desmosomen aussehen. Sie enthalten ebenfalls eine Plaque, an die nun aber keine Desmogleine, sondern Kontaktproteine namens Integrine gebunden sind. Außerdem sind sie gleichermaßen intrazellulär mit den Intermediärfilamenten des Cytoskeletts über Keratinfilamente verknüpft.

%<img class="n3VNCb" src="https://www.differencebetween.com/wp-content/uploads/2019/10/Difference-Between-Desmosomes-and-Hemidesmosomes_Figure-2.jpg" alt="Difference Between Desmosomes and Hemidesmosomes | Compare the ..." width="304" height="120" data-noaft="1" />Beschriftung: Hemidesmosom Aufbau, alt text: Hemidesmosom, Hemidesmosomen, Desmosom, Laminin, Integrine

Ihre Funktion besteht nun jedoch nicht mehr darin, zwei Zellmembranen ähnlicher Zellen zu verbinden. Hemidesmosomen sind in der Lage, die Zellmembran der Epithelzellen mit den extrazellulären Basallamina zu verbinden. Unter den Basallamina kannst du dir eine Proteinschicht vorstellen, die an den basalen Teil der Epithelzelle anschließt.

Diese Basallamina können sich über sogenannte Laminin Proteine, mit den Integrinen der Hemidesmosomen verbinden.

Adherens junction

Neben den Desmosomen existieren auch noch weitere Zellkontakte zwischen zwei Zellen. Die sogenannten Adhärenzverbindungen (adherens junction) sind in der Lage, eine Verbindung zwischen den Aktin-Filamenten zweier Zellen zu kreieren.


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