Ringmolekül sichert Weitergabe der Erbinformation

23. September 2004, 18:00
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Wiener Forscher sind der Zunahme an Fehlgeburten im fortschreitenden Alter auf der Spur

Wien - Forscher im Labor des britischen Zellbiologen Kim Nasmyth am Institut für Molekulare Pathologie (IMP) in Wien haben einen möglichen Grund für die starke Zunahme der Gefahr von Fehlgeburten bei Frauen mit fortschreitendem Alter gefunden. Ein ringförmiges Molekül, das über Jahrzehnte stabil bleiben muss, spielt dabei eine entscheidende Rolle. Dies teilte das IMP am Donnerstag mit.

Der Biochemiker Christian Häring und seine Kollegen beschreiben in der aktuellen Ausgabe der Fachzeitschrift Molecular Cell die Details: Vor der Teilung einer Zelle werden in einem als Replikation bezeichneten Prozeß zwei identische Kopien von jedem Chromosom hergestellt. Die als Kohäsion bezeichnete Verbindung zwischen diesen Schwesterchromatiden stellt sicher, dass bei der folgenden Zellteilung jede Tochterzelle genau eine Kopie eines jeden Chromosoms erhält. Fehler bei dieser Chromosomenaufteilung führen zu Zellen mit fehlenden oder überzähligen Chromosomen, was schwerwiegende Folgen haben kann. So findet sich etwa eine abnormale Chromosomenanzahl häufig bei Krebszellen. Das Down-Syndrom geht gleichfalls auf eine zusätzliche Kopie eines Chromosoms (Trisomie) zurück.

Gründe für Fehler bei der Zellteilung unbekannt

Wenn sich ein weiblicher Organismus entwickelt, reifen die Keimzellen in zwei Phasen heran. Noch vor der Geburt durchlaufen vermutlich alle Eizellen des embryonalen Körpers den Chromosomen-Replikationsprozeß, verharren jedoch daraufhin in einem Stadium vor der Zellteilung. Erst mit Erreichen der Geschlechtsreife verlässt pro Zyklus jeweils eine Eizelle dieses Stadium, teilt sich und wird schließlich zur reifen Eizelle. Zwischen der Chromosomen-Replikation und der ersten Teilung liegen somit viele Jahre bzw. Jahrzehnte. Fehler während dieser Zellteilungen sind die häufigste Ursache für Fehlgeburten und nehmen ab Ende 30 mit zunehmendem Alter der Mutter exponentiell zu. Die Gründe für die vermehrten Fehler mit höherem Alter sind weitgehend unbekannt.

Die IMP-Forscher konnten bereits mit ihrer Arbeit an Hefezellen zeigen, dass ein aus vier Untereinheiten bestehender Eiweißkomplex die Schwesterchromatiden vor der Zellteilung zusammenhält. Dieser Eiweißkomplex bildet eine ringförmige Struktur, die die Schwesterchromatiden vermutlich richtiggehend umschließt. Der Ring wird erst dann geöffnet, wenn die korrekte Aufteilung der Chromatiden in die Tochterzellen gewährleistet ist. Dies geschieht durch ein Enzym namens Separase, das wie eine molekulare Schere wirkt.

Schwachstelle

Die Wissenschafter fanden nun, dass die Verbindungen der Untereinheiten, die diesen Ring bilden, sehr stabil sind. Sie fallen auch während langer Zeiträume nicht auseinander. In Zusammenarbeit mit Kollegen in Cambridge (Großbritannien), konnten die Forscher sogar eine dieser Verbindungen in atomarer Auflösung sichtbar machen. Gleichzeitig wiesen sie nach, dass es nicht möglich ist, die Verbindung zwischen den Schwesterchromatiden nach Vollendung des Replikations-Prozesses neu zu bilden. Die während der Replikation hergestellte Köhasion muss also bis zur folgenden Zellteilung halten.

Falls dies auch auf Eizellen zutrifft, dann muss die noch vor der Geburt hergestellte Kohäsion jahrzehntelang halten, ohne die Möglichkeit, später erneuert oder repariert zu werden. In dieser Schwachstelle könnte ein Grund für die starke Zunahme an Fehlern bei der Eizellreifung mit fortschreitendem Alter der Mutter liegen. Die Forscher wollen nun den molekularen Mechanismus des Eiweißkomplexes, der für die Kohäsion verantwortlich ist, weiter entschlüsseln. (APA)

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