Ludwig-Maximilians-Universität München
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Zellbiologie

Die richtige Zellteilung sichern

München, 09.01.2018

LMU-Forscher haben einen Signalweg identifiziert, der verhindert, dass sich Zellen an der falschen Stelle teilen.

C. elegans Embryo während der Zellteilung (magenta: Mikrotubuli, blau: TPXL-1, grün: Chromosomen)

Die Zellteilung ist ein elementarer Prozess des Lebens, bei dem die Bestandteile einer Mutterzelle auf zwei Tochterzellen aufgeteilt werden. Die Chromosomen der Mutterzelle werden dabei von einem Spindelapparat getrennt, der aus zahlreichen Proteinfasern (Mikrotubuli) besteht. Er ist an den beiden Polen der Mutterzelle verankert und legt fest, an welcher Stelle sich ein kontraktierbarer Proteinring bildet, der die Mutterzelle schließlich abschnürt und teilt. Wissenschaftler um die LMU-Zellbiologin Dr. Esther Zanin, die eine Emmy Noether-Gruppe am Biozentrum der LMU leitet, haben nun ein Signalweg identifiziert, der eine falsche Positionierung des Proteinrings verhindert. Über ihre Ergebnisse berichten sie im Fachmagazin Journal of Cell Biology.

Damit die Zellteilung korrekt funktioniert, muss die Mutterzelle genau an der richtigen Stelle – und zwar in der Mitte – abgeschnürt werden. Der Spindelapparat sendet zwei Signale gleichzeitig aus, um den kontraktilen Ring richtig zu positionieren: ein stimulierendes Signal, das die Bildung des Rings in der Zellmitte fördert, und ein inhibierendes Signal, das dessen Platzierung an den Zellpolen verhindert. Das inhibierende Signal geht dabei von den sogenannten astralen Mikrotubuli aus, die sternförmig an den Zellpolen angeordnet sind und den Spindelapparat in der Zelle positionieren. „Bisher war allerdings nicht bekannt, welche Moleküle daran beteiligt sind“, sagt Zanin. „Im Fadenwurm Caenorhabditis elegans, einem wichtigen Modellorganismus der Zellbiologie, haben wir nun mithilfe einer neu entwickelten, sensitiven Methode erstmals nachgewiesen, dass das Enzym Aurora A für das inhibierende Signal eine entscheidende Rolle spielt.“

Wie die Wissenschaftler zeigen, wird Aurora A an den astralen Mikrotubuli aktiviert. „Wir nehmen an, dass das Enzym dann von den astralen Mikrotubuli zur Zellmembran an den Zellpolen diffundiert und verhindert, dass dort ein kontraktiler Ring entsteht“, sagt Zanin. Auch in menschlichen Zellen kommt Aurora A vor, deshalb wollen die Forscher in weiteren Studien untersuchen, ob das Enzym bei der Teilung menschlicher Zellen ebenfalls eine Rolle spielt. Eine korrekte Zellteilung ist nicht nur für die Embryonalentwicklung essenziell: Auch in erwachsenen Organismen erfordern zahlreiche Vorgänge täglich unzählige Zellteilungen. Fehler bei der Zellteilung verursachen zahlreiche schwerwiegende Erkrankungen. „Ein besseres Verständnis dieses elementaren Prozesses ist daher wichtig, um Krankheiten in Zukunft besser vorbeugen und heilen zu können“, betont Zanin. (Journal of Cell Biology 2018)