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Neue Einsicht in die Zellteilung
Berliner Max-Planck-Wissenschaftler legen molekularen Mechanismus offen, der die Verteilung der Chromosomen bei der Zellteilung kontrolliert
Bei der Teilung von Zellen sorgen Kontrollmechanismen dafür, dass das Erbmaterial, also die
Chromosomen, ohne Fehler auf die Tochterzellen verteilt wird. Forscher des Max-Planck-Instituts
für molekulare Genetik in Berlin haben jetzt die molekularen Grundlagen dieser Kontrollvorgänge
aufgeklärt. Danach sind die so genannten Checkpointkinasen, also jene Enzyme, die diese Kontrolle
ausführen, nicht nur, wie bisher angenommen, direkt mit den Chromosomen assoziiert. Sie wirken
vielmehr noch mit einer anderen Klasse von Proteinen zusammen, die am Aufbau der
Zellteilungsspindel beteiligt sind. Diese Erkenntnis ist besonders wichtig, weil eine
Falschverteilung der Chromosomen zu Abnormalitäten und Krankheiten wie Krebs führen kann. Das neue
Verständnis dieses Vorgangs soll helfen, die molekularen Grundlagen der Krebsentwicklung besser zu
verstehen (Science, 27. Oktober 2006).
- Abbildung
- Abnormale mitotische Spindel, für deren Deformation eine defekte Zellteilungskontrolle verantwortlich ist. Die Chromosomen sind rot, die Mikrotubuli grün gefärbt. (Bild: Max-Planck-Institut für molekulare Genetik)
Für die Verteilung der Chromosomen in einer Zelle sind die röhrchenförmigen Filamente der
Mikrotubuli verantwortlich. Diese bilden eine Verbindung zwischen der Ansatzstelle an den
Chromosomen, den Kinetochoren, und dem Zentrosom. Das Zentrosom organisiert durch
Gamma-Tubulin-Ringkomplexe die spindelförmige Anordnung der Mikrotubulifilamente in der Zelle.
Bisher nahm man an, dass die Kontrolle für eine gleiche Verteilung der Chromosomen nur durch die
Checkpointkinasen an den Kinetochoren überwacht wird. Bei korrektem Anbinden der Mikrotubuli an
die Kinetochoren signalisieren diese Kinasen dann an die Zelle, dass eine exakte
Chromosomenverteilung durchgeführt werden kann.
Die Wissenschaftler am Max-Planck Institut für molekulare Genetik in Berlin haben nun
herausgefunden, dass die Checkpointkinasen auch mit den Gamma-Tubulin-Ringkomplexproteinen
assoziiert sind. Die Forscher konnten also nachweisen, dass diese Checkpointkinasen auch auf der
Seite des Zentrosoms existieren und ihre Funktion dort ausüben. Das ist eine entscheidende neue
Erkenntnis, weil es zeigt, dass die richtige Organisation dieser Filamente an deren beiden Enden
wichtig für die korrekte Verteilung der Chromosomen bei der Zellteilung ist (s. Abb.).
Ein weiterer überraschender Befund: Diese Kontrollmechanismen funktionieren unabhängig von der
Integrität der Kinetochoren oder der Zentrosomen. Damit wird deutlich, dass eine Zelle über sehr
unterschiedliche Mechanismen zur Kontrolle der Zellteilung verfügt und diese direkt auf der Ebene
von Proteinkomplexen überwacht.
Diese Erkenntnisse sind für das Verständnis der Zellteilungsregulation, die in Krebszellen häufig
gestört ist, von großer Bedeutung: Oft sind die Checkpointkinasen in Krebszellen modifiziert oder
in falschen Mengenverhältnissen vorhanden. Als nächstes wollen die Forscher die molekularen
Interaktionen zwischen den verschiedenen regulatorischen Proteinen gezielt analysieren und danach
suchen, worin sich diese Interaktionen in gesunden und Krebszellen unterscheiden. Daraus lassen
sich auf lange Sicht neue diagnostische oder therapeutische Ansätze entwickeln.
Die Forschungsarbeiten über Rolle und Funktion der Checkpointkinasen wurden im Rahmen des
Ultrastrukturnetzwerkes (USN) und der Systematisch-methodischen Plattform Protein (SMP-Protein)
des Nationalen Genomforschungsnetzes (NGFN2) durchgeführt. Ziel des USN-Netzwerkes ist es, die
Funktion und Struktur bestimmter Proteinkomplexe aufzuklären, während es Aufgabe des SMP-Protein
ist, krankheitsrelevante Protein-Protein-Interaktionen auf molekularer Grundlage zu untersuchen.
Das Projekt wurde unterstützt durch die Max-Planck-Gesellschaft, die Europäische Gemeinschaft, die
Berliner Senatsverwaltung für Wissenschaft, Forschung und Kultur sowie durch das NGFN (BMBF).
Originalveröffentlichung:
Müller, H., Fogeron, M.-L., Lehmann, V., Lehrach, H. and B.M.H. Lange
A Centrosome-Independent Role for gamma-TuRC Proteins in the Spindle Assembly Checkpoint
Science 2006, 27 Oktober 2006
Kontakt:
PD Dr. Bodo M. H. Lange
Max-Planck-Institut für molekulare Genetik, Berlin
Tel.: +49 30 8413-164
E-mail: Lange_B@molgen.mpg.de
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