Filopodium

Als Filopodium (Plural: Filopodien), wird bei eukaryotischen Zellen eine Ausstülpung und der Vorschub der Zellmembran in eukaryotischen Zellen bezeichnet. Filopodien ragen dabei fingerförmig aus der Zelle heraus und dienen insbesondere der Zellmigration.

Gebildet werden Filopodien durch das Aktinzytoskelett, das bei diesen parallel gebündelt auftritt, im Gegensatz zu den verwandten Lamellipodien. Filopodien strecken sich in die Wanderungsrichtung und bilden an ihrem Ende einen Zelladhäsionspunkt mit dem Untergrund. Durch Kontraktion im Filopodium kann nun der Zellkörper in die entsprechende Richtung bewegt werden.

Dabei sind Filopodien sehr beweglich und dienen z.B. dem exploratorischen Wachstum während der axonalen Wegfindung (axon guidance). Gesteuert wird die Ausbildung von Filopodien über Wachstumsfaktoren und die Proteinfamilie der Rho-GTPasen. Filopodien tragen Rezeptoren auf ihrer Membranoberfläche, die eine spezifische Wechselwirkung mit den Wegweisermolekülen eingehen können. Diese Interaktion ist z.B. entscheidend für Geschwindigkeit und Richtung des axonalen Wachstums. Die Stabilität der Filopodien wird gewährleistet durch ein Skelett aus Mikrofilamenten (Actinfilament). Bestimmte Wachstumsfaktoren vermitteln das Einwandern von Fibroblasten in Wunden ebenfalls mittels Filopodien.

Ein Dendrit wächst durch das Aussprießen von Filopodien, von denen einige zu stabilen Dendritenästen heranreifen, die Synapsen tragen und selbst Filopodien aussprossen. Neuere Arbeiten haben gezeigt, dass ein Filopodium innerhalb von 1 Minute nach dem Kontakt mit einem präsynaptischen Partner beginnt, sich zu einem stabilen Zweig zu entwickeln. Hierzu sind 3 Möglichkeiten denkbar: die Aktivität von Neurotransmitter-Rezeptoren, die Signalübertragung durch Adhäsionsproteine und eine erhöhte Membranspannung, wenn das Filopodium versucht, sich zurückzuziehen, aber durch adhäsive Kontakte mit dem Ziel festgehalten wird. Die durch die Membranspannung hervorgerufene Signalgebung ist besonders interessant, da sie als allgemeiner Reporter für die Bindung dient, unabhängig davon, welche spezifischen Adhäsionsmoleküle verwendet werden (Heiman MG et al. (2010).

1. Brose N (1999)  Synaptic cell adhesion proteins and synaptogenesis in the mammalian central nervous system. Naturwissenschaften 86:516-524.
2. Heiman MG et al. (2010) Twigs into branches: how a filopodium becomes a dendrite. Curr Opin Neurobiol 20:86-91.