Das Ziel steht fest, bevor das Ion ankommt
In einer Zelle wird Kupfer nicht abgeladen und dann gesucht. Es wird
übergeben — von einem Protein an das nächste, entlang einer Kette, deren
Reihenfolge in Zellkulturversuchen mehrfach beschrieben wurde. Die drei folgenden
Abschnitte greifen jeweils ein Glied dieser Kette heraus.
Die Schleuse an der Zellgrenze
An der äußeren Membran sitzt ein Membranprotein, das Kupfer nur in der
einfach geladenen Form durchlässt. Alles, was in der Nahrung als zweifach geladenes
Ion ankommt, muss davor chemisch umgestellt werden. Die Schleuse arbeitet dabei ohne
eigenen Energieverbrauch: Sie nutzt das Gefälle zwischen außen und innen und
passt ihre Zahl an der Oberfläche an das Angebot an. Steht viel Kupfer bereit,
zieht die Zelle einen Teil dieser Schleusen von der Oberfläche ab.
ATOX1 als Kurier mit genau einer Empfangsadresse
Hinter der Membran wartet kein offener Raum, sondern ein kleines Löseprotein mit dem
Kürzel ATOX1. Es nimmt das Ion auf, hält es zwischen zwei Schwefelgruppen fest
und bringt es zu einem einzigen Ziel weiter. Der Übergabepunkt ist so gebaut, dass
das Metall zu keinem Zeitpunkt vollständig freigegeben wird: Beide Proteine halten
es für einen Moment gemeinsam, bevor die Bindung auf der einen Seite löst.
Dieser Zwischenschritt ist der Grund, warum sich in einer lebenden Zelle praktisch kein
ungebundenes Kupfer nachweisen lässt.
Eine Pumpe, die in aktivierten Zellen umzieht
ATOX1 liefert an eine kupferbindende Pumpe im inneren Membransystem der Zelle, bekannt
unter der Bezeichnung ATP7A. Dort belädt sie neu gebildete kupferabhängige
Enzyme, während diese noch gefaltet werden. Bemerkenswert an Zellen des Immunsystems
ist, dass diese Pumpe ihren Standort verlagert, sobald die Zelle auf einen Reiz
antwortet: Sie wandert vom zentralen Membranstapel in kleine Bläschen nahe der
Zellgrenze. Die Gesamtmenge an Kupfer in der Zelle bleibt dabei weitgehend gleich —
verschoben wird die Verteilung, nicht der Bestand. Genau dieser Befund gehört zu den
Beobachtungen, vor deren Hintergrund der unten zitierte Satz geprüft wurde.