Ludwig-Maximilians-Universität München
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Entwicklungsbiologie

Superschalter des Lebens

München, 12.11.2013

Ein einziges Protein beeinflusst das Schicksal einer Zelle von der Zellteilung bis zum Zelltod, wie LMU-Wissenschaftler in einer neuen Studie am Modellorganismus C. elegans zeigen.

Caenorhabditis elegans (Quelle: genome.gov)
Caenorhabditis elegans (Quelle: genome.gov)

Zellteilung und Differenzierung, aber auch der programmierte Zelltod sind fundamentale Prozesse, die eine hoch komplexe Koordination erfordern. In vielen Bereichen sind die zugrundeliegenden Mechanismen immer noch unklar. Am Beispiel des Modellorganismus Caenorhabditis elegans konnte die LMU-Biologin Professor Barbara Conradt mit ihrem Team nun zeigen, dass alle diese Prozesse über das Protein CES-1 gesteuert werden – und auf welche Weise CES-1 eingreift.

„Ausgangspunkt unserer Untersuchungen war die Frage, wie der programmierte Zelltod in der sogenannten NSM Zelllinie von C. elegans reguliert wird“, sagt Conradt, die auch Mitglied des Exzellenzclusters „Center for integrated Protein Science Munich“ (CIPSM) ist. Aus der NSM Mutterzelle entstehen durch Zellteilung normalerweise zwei unterschiedlich große Tochterzellen, von denen die kleinere sofort nach der Teilung stirbt. „Wir haben bereits in früheren Studien nachgewiesen, dass CES-1 den Zelltod blockieren kann. Normalerweise kommt das Protein nur in der größeren Tochterzelle vor – ist es auch in der kleineren vorhanden, überlebt diese“, sagt Conradt. Außerdem spielt CES-1 bereits bei der Teilung der Mutterzelle eine Rolle: Mutanten, die zuviel CES-1 produzieren, teilen sich symmetrisch in zwei Zellen ähnlicher Größe, die beide überleben. CES-1 beeinflusst offensichtlich die sogenannte Polarität der Mutterzelle – eine spezifische Ausrichtung der Zellstruktur, die die Art der Zellteilung bestimmt.

Durch eine Kombination genetischer und zellbiologischer Methoden konnten die Wissenschaftler nun in ihrer neuesten Studie zeigen, dass CES-1 über den Zelltod und die Polarität hinaus auch generelle Mechanismen der Zellteilung reguliert. „Wir vermuten, dass CES-1 für die Geschwindigkeit zuständig ist, mit der sich die Mutterzelle wieder teilt, also für die Länge des Zellzyklus. Zwischen zwei Zellteilungen lagen dabei weniger als 150 Minuten – CES-1 erfüllt somit innerhalb kurzer Zeit verschiedenste Aufgaben“, erklärt Conradt.

CES-1 gehört zu den sogenannten Snail-ähnlichen Transkriptionsfaktoren, also einer Gruppe von Proteinen, die schon in früheren Studien mit der Regulierung von Zelltod, Polarität und Zellteilung in Verbindung gebracht wurden. „Allerdings konnte noch nie gezeigt werden, dass alle drei fundamentalen zellulären Prozesse innerhalb kurzer Zeit von ein und demselben Snail-ähnlichen Protein reguliert werden – CES-1 ist damit ein immens wichtiger zellulärer Schalter“, so Conradt. Vermutlich ist diese Mehrfachfunktion auch der Grund, warum Snail-ähnliche Faktoren bei der Tumorbildung und vor allem bei der Bildung von Metastasen eine wichtige Rolle spielen. CES-1 könnte daher auch für die Entwicklung neuer Krebstherapien ein höchst interessantes Zielmolekül sein.

Als nächstes wollen die Wissenschaftler genomweit die Regionen identifizieren, an die das CES-1 Protein in vivo bindet. Unter anderem wollen sie durch diesen systematischen Ansatz herausfinden, über welchen Mechanismus CES-1 die Polarität der Mutterzelle beeinflusst. Da CES-1 an sehr viele Regionen bindet, reguliert es eine große Anzahl von Genen – möglicherweise bis zu 3000. „Darunter sind sicher auch noch viele andere, die sehr spannend sind und die bisher noch nicht als Zielgene von Snail-aehnlichen Proteinen identifiziert wurden. Es gibt für uns also viel zu tun“, schließt Conradt.

(PLOS 2013)

göd

Publikation:

Coordination of Cell Proliferation and Cell Fate Determination by CES-1 Snail

Bo Yan, Nadin Memar, Julia Gallinger, Barbara Conradt

PLOS Genetics 2013

Doi: doi:10.1371/journal.pgen.1003884

Kontakt:

Prof. Dr. Barbara Conradt

Biozentrum der LMU München
Phone: 089 2180-74050
Email: conradt@biologie.uni-muenchen.de

http://www.cellbiology.bio.lmu.de/people/principal_investigators/barbara_conradt/index.html

 

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