Ludwig-Maximilians-Universität München
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Zellbiologie

Organisatoren der Zellteilung identifiziert

München, 17.09.2013

Die Zellteilung ist ein zentraler Vorgang des Lebens. Zellbiologen identifizierten in einer neuen Studie die Signale, die die endgültige physikalische Trennung der Tochterzellen koordinieren.


Sich teilender C. elegans Embryo (rot-DNA; Blau-Mikrotubuli, Gelb-kontrahierbarer Proteinring).

Die Zellteilung ist ein streng regulierter Prozess, bei dem aus einer Mutterzelle zwei Tochterzellen entstehen. Vor der Teilung werden die Chromosomen von einem Spindelapparat aus zahlreichen Proteinfasern (Mikrotubuli) getrennt, der an den beiden Polregionen der Zelle verankert ist. Abgeschlossen wird die Zellteilung durch die sogenannte Zytokinese, bei der die endgültige physische Trennung erfolgt. Dies geschieht, indem ein kontrahierbarer Proteinring die Zelle in der Mitte teilt. Der Spindelapparat koordiniert auch die Bildung dieses kontrahierbaren Rings indem er in einem eng begrenzten Bereich am Zelläquator das kleine Schalterprotein RhoA aktiviert.

„Wie es der Zelle gelingt, dass die Aktivierung von RhoA genau auf diesen kleinen Bereich beschränkt bleibt, ist eine noch ungelöste Frage in der Zellbiologie“, sagt Esther Zanin, die nun im Rahmen einer internationalen Kooperation der Forschungsgruppen um Barbara Conradt (Biozentrum der LMU) und Karen Oegema (University of California /San Diego, USA) dieser Frage nachging. Im Gespräch sind bisher zwei hemmende Signale, die eine RhoA-Aktivierung an den falschen Orten verhindern sollen: Eines dieser Signale wird ausgesendet von den sogenannten astralen Mikrotubuli, die sich sternförmig von den Spindelpolen ausbreiten. Das zweite hemmende Signal soll auf einem RhoA inaktivierenden Protein (RhoA GAP) beruhen. Um welches RhoA GAP es sich dabei konkret handelt, war aber bisher unbekannt. „Deshalb konnte auch der jeweilige Mechanismus der beiden hemmenden Signale noch nicht geklärt werden“, sagt Zanin.

Im Modellorganismus Caenorhabditis elegans konnten die Wissenschaftler nun nachweisen, dass von insgesamt 23 Rho GAPs nur zwei die RhoA-Aktivität während der Zellteilung beeinflussen und für die Zytokinese wichtig sind. Ein Screening der 67 menschlichen Rho GAPs ergab, dass hier sogar nur ein einziges Rho GAP für die Zytokinese essentiell ist, indem es die Hyperaktivierung von RhoA verhindert: das sogenannte MP-GAP. Zur Überraschung der Wissenschaftler wird die Begrenzung der Aktivität von RhoA auf den kleinen Bereich um den Zelläquator aber nicht von MP-GAP beeinflusst, solange die astralen Mikrotubuli vorhanden sind. Werden aber astralen Mikrotubuli experimentell entfernt und die Aktivität von MP-GAP inhibiert, ist die Aktivität von RhoA nicht mehr auf die Zellmitte beschränkt sondern breitet sich über die gesamte Zelle aus. Die Wissenschaftler planen nun, als nächsten Schritt die Signalwege zu identifizieren, die von den astralen Mikrotubuli vermittelt werden.
(Developmental Cell 2013)      göd

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