Molekularer Mechanismus der Zellteilung entschlüsselt

16. März 2009, 10:59
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Zusammenspiel von auslösendem Enzymkomplex und hemmendem Mechanismus aufgeklärt

Wien - Wenn sich eine Zelle teilt, ist Präzision angesagt. Dabei muss das Erbgut nicht nur in zwei exakte Kopien aufgespalten werden, auch der Zeitpunkt der Trennung ist entscheidend. Den genauen molekularen Mechanismus, der ein vorzeitiges Auseinanderziehen der Chromosomenteile verhindert, haben Wissenschafter des in Wien angesiedelten Instituts für Molekulare Pathologie (IMP) um Jan-Michael Peters nun aufgeschlüsselt und die Ergebnisse in der jüngsten Ausgabe der Wissenschaftszeitschrift "Science" veröffentlicht.

Verdoppelung

Wenn sich eine menschliche Zelle zur Teilung anschickt, werden vorerst alle 46 Chromosomen als Träger der Erbsubstanz (DNA) verdoppelt. Das Ergebnis dieser Verdoppelung sind zwei identische DNA-Moleküle, die als Schwesterchromatiden bezeichnet werden. Erst wenn diese Verdoppelung an allen Chromosomen vollständig und korrekt erledigt ist, werden die Chromatiden über feine Fäden bzw. Röhrchen - genannt Spindelapparat - innerhalb der Zellen getrennt.

Die Wissenschafter wussten bereits, dass die Trennung durch einem großen Enzymkomplex namens "APC/C" eingeleitet wird. Auch dass APC/C durch einen weiteren Komplex gehemmt wird, war bekannt. Im Laborjargon heißt dieser hemmende Mechanismus Spindel-Checkpoint. Der Arbeitsgruppe von Peters ist es nun in Zusammenarbeit mit Kollegen des Max-Planck-Instituts für biophysikalische Chemie in Göttingen (Deutschland) gelungen, das molekulare Zusammenspiel zwischen APC/C und seinem Checkpoint aufzuklären.

Funktionsweise

Durch elektronenmikroskopische Untersuchungen konnten die Forscher sichtbar machen, wie sich APC/C verändert. "APC/C ist ein Enzymkomplex mit einer zerklüfteten, unregelmäßigen Form, einem winzigen Meteoriten nicht unähnlich", erklärte Peters. Es zeigte sich, dass sich nach Aktivierung des Spindel-Checkpoints ein zweiter, kleinerer Eiweißkomplex anlagert, quasi wie ein molekularer Geheimagent, der sich bei APC/C einschleicht. Dies stellt den APC/C-Komplex gleichsam kalt, indem eine Bindungsstelle blockiert wird, mit der APC/C normalerweise andere Eiweißmoleküle einfängt.

Ohne die Blockierung werden diese Eiweißmoleküle an dieser Bindungsstelle chemisch verändert, wodurch die Trennung der Schwesterchromatiden ausgelöst wird. In Gegenwart des "Geheimagenten" kann APC/C allerdings seine Substrate nicht erkennen, ihm sind sozusagen die Augen verbunden, und die Schwesterchromatiden können daher nicht voneinander getrennt werden.

Die Wissenschafter vermuten, dass speziell die Vorgänge um die Zell- und Erbgutteilung an der Entstehung von Krebszellen beteiligt sind. Mit jedem Mosaik-Steinchen, das dabei an Verständnis zusammengetragen wird, wächst auch die Hoffnung, zu verstehen, warum Krebszellen sich so anders verhalten als normale Zellen. (APA)

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