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Neues aus der Welt der Wissenschaft |
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IMP-Forscher klären genaue Umstände der Zellteilung |
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| | | Die genauen Umstände, warum sich eine Zelle stets zum richtigen Zeitpunkt und immer an der korrekten Stelle teilt, haben Wissenschaftler des Instituts für Molekulare Pathologie (IMP) in Wien herausgefunden. Sie untersuchten dazu die Verhältnisse auf molekularer Ebene beim Fadenwurm Caenorhabditis elegans - einem beliebten Labortier - und verglichen damit auch die Verhältnisse in menschlichen Zellen. |
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Wie ein Team um Michael Glotzer vom Institut für Molekulare Pathologie (IMP) in Wien berichtet, ist die Zellteilung von einem besonderen Protein-Komplex abhängig. Die Forscher klärten jene molekularen Vorgänge auf, die sicherstellen, dass die Moleküle zur richtigen Zeit und am richtigen Ort aktiv sind.
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Die Studie "Cell cycle regulation of central spindle assembly" von Masanori Mishima et al. erschien am 28. Juli 2004 (doi:10.1038/nature02767) als "Advanced Online Publication" auf der Website der Fachzeitschrift "Nature". |
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 Original-Abstract in "Nature" |
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Zellteilung: Konzert der Moleküle |
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Damit sich eine Zelle bei Bedarf in zwei bestens funktionierende, idente Tochterzellen teilen kann, bedarf es einiger Vorbereitungen. So verdoppeln sich die Chromosomen und ordnen sich dann in einer Ebene im Zentrum der Zelle an.
Mittels des Spindelapparates, der aus feinen Tubulin-Fäden besteht, werden die verdoppelten Chromosomen dann auseinander gezogen.
Erst wenn die - hoffentlich gerechte - Aufteilung in die beiden Zellhälften erfolgt ist, beginnt sich die Zelle in genau jener Ebene einzuschnüren, in der zuvor die Chromosomen lagen. So ist sichergestellt, dass jede Zelle nach der Trennung über das vollständige Erbgut verfügt.
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Hauptakteur Spindelapparat |
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Die IMP-Forscher haben jetzt erforscht, was sich dabei auf molekulargenetischer Ebene abspielt. Eine Hauptrolle dabei spielt der Spindelapparat, der einen guten Teil der Zelle durchzieht und ein wenig an die Meridiane eines Globus erinnert.
Dabei muss man sich die Pole gleichsam als Ausgangspunkt der Tubulinfäden vorstellen. Die Chromosomen werden in der Äquatorebene angeordnet und dann auseinander gezogen.
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Regulationsmechanismus aufgeklärt |
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Damit der Spindelapparat überhaupt arbeiten kann, muss er zur Bewegung fähig sein. Das wird etwa über so genannte Motor-Proteine bewerkstelligt, die unter dem Verbrauch von Energie (ATP) auf den Tubulinmolekülen regelrecht laufen können.
Damit sich der Spindelapparat zu richtigen Zeit ausbildet, braucht es einen Komplex aus Eiweißstoffen, den so genannten Zentralspindlin-Komplex.
Ein wichtiger Bestandteil dessen heißt beim Fadenwurm "ZEN-4", es gibt aber auch ein Gegenstück bei den Säugetieren, das als "MKLP1" bezeichnet wird.
Glotzer und Mitarbeiter konnten zeigen, dass die biochemische Hinzufügung einer so genannten Phosphatgruppe an das ZEN-4/MKLP1-Protein dessen Beweglichkeit verändert.
Dabei handle es sich um einen zentralen Regulationsmechanismus, mit dem sichergestellt wird, dass der Spindelapparat zur richtigen Zeit aktiv ist, so die Forscher in ihrer Publikation.
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Tubuline bilden den Äquator der Zelle |
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Der Spindelapparat ist im Übrigen nicht nur dafür verantwortlich, die Chromosomen aufzuteilen. Nur ein Teil der Tubulin-Fäden wird nämlich dazu verwendet, an einem bestimmten Punkt der Chromosomen anzudocken und sich dann zusammenzuziehen.
Ein Teil der meridianartig aufgespannten Tubulin-Fäden bleibt bestehen und in der Äquatorebene verbunden. Und diese Verbindung ist es auch, welche die nun fällige Einschnürung der Zellwand einleitet.
Genau in der Ebene, wie sich zuvor die Chromosomen gleichsam zum Abtransport präsentierten, schnürt sich die Zelle dann auch ein, bis die Trennung endgültig vollzogen ist.
Die Verhältnisse sind zwar beim Fadenwurm und beim Menschen nicht völlig gleich, aber doch sehr ähnlich. Die Fadenwürmer waren auch die ersten vielzelligen Tiere, für die das gesamte Erbmaterial aufgeschlüsselt wurde.
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01.01.2010 |
