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PUBLIC RELEASE DATE: 13 Juli 2005

Aktin bewegt Chromosome: Nach Entdeckung

EMBL-Forscher weist erstmals nach, dass nicht allein Mikrotubuli in Eizellen

Heidelberg, 13. Juli, 2005 Mikrotubuli brauchen Hilfe, um whrend der Zellteilung zu Chromosomen zu finden, haben Wissenschaftler entdeckt. In einer Untersuchung am Europischen Laboratorium fr Molekularbiologie (EMBL) wurde die bisher allgemein anerkannte Version vom Alleingang der Mikrotubuli als zellulre Zugseile bei der Chromosomentrennung widerlegt. In groen Zellen wie tierischen Keimzellen, fanden die Forscher heraus, knnen die Chromosomen ihren Zielort nur mit Hilfe einer weiteren Substanz erreichen: Fasern des Zytoskelettmolekls Aktin ( Nature, 13. Juli, 2005).

Dass Aktin tatschlich Chromosomen bewegt, hat bisher noch niemand aufzeigen knnen, erklrt EMBLWissenschaftler Dr. Jan Ellenberg, dessen Forschungsgruppe die Untersuchung durchfhrte. Wir gehren zu den wenigen Gruppen, die ber die Zellteilung beim Seestern forschen einem idealen Modell fr die Beobachtung an lebenden Tierzellen.

Tatschlich eignet sich der Seestern hervorragend zur Untersuchung von Oozyten: Bei dem Meerestier sind diese Vorlufer der Eizelle durchsichtig und reifen auerhalb des Krpers heran, so dass sie in einem Tropfen Meerwasser berlebensfhig sind. Einen Teil ihrer Experimente fhrten die EMBL-Wissenschaftler daher auch in Zusammenarbeit mit dem Marine Biological Laboratory von Woods Hole im USBundesstaat Massachusetts durch am lebenden Objekt, frisch aus dem Ozean.

Gemeinsam untersuchten Ellenberg und Doktorand Pter Lnrd die Seestern-Oozyten whrend der Meiose. In diesem besonderen Stadium der Zellteilung wird die Anzahl der Chromosomen in einer Eizelle auf die Hlfte reduziert, bevor sie mit einem Spermium verschmilzt. Bisher war man davon ausgegangen, dass die Chromosomen nach dem Zusammenbruch der sie umgebenden Kernmembran dabei von Mikrotubuli wie an Seilen an die Oberflche gezogen und zur Hlfte aus der Zelle gewiesen werden. Eine Messung der Mikrotubuli aber zeigte den EMBLWissenschaftlern, dass diese Zugseile viel zu kurz waren, um die Chromosomen ber eine derart weite Strecke bis an die Auenwand der groen Oozyte zu transportieren. Mehr noch: Als die Forscher darauf die Mikrotubuli mittels einer chemischen Substanz auer Gefecht setzten, konnten die Zellen unverndert ihre Chromosomen an die korrekten Positionen transportieren.

Was also bewegte die Chromosomen?

Die Forscher wiederholten das Experiment mit einer Substanz, die den zweiten Zellfasertyp ausschaltet: das Aktin. Prompt waren die Zellen auer Stande, den Weg ihrer Chromosomen zu verfolgen; es entstanden Zellen mit ungleichmig verteiltem Genmaterial. Diese so genannte Aneuploidie gilt als eine der Hauptursachen fr Fehlgeburten und einige Geburtsfehler.

Nach anderthalbjhriger Arbeit und mit Untersttzung von Wissenschaftlern des Deutschen Krebsforschungszentrums (DKFZ) hatte Lnrt eine bildgebende Technologie zur Sichtbarmachung der zarten Aktinfasern so weit optimiert, dass er den entscheidenden Durchbruch der Forschungsgruppe besttigen konnte. Dort, wo die Kernmembran zerfllt, beobachtete er die Entstehung eines Netzwerks aus Aktinfilamenten. Wie ein Fischernetz fngt es smtliche Chromosomen ein und fhrt sie den kurzen Mikrotubuli zu. Erst bei ausreichend kurzer Distanz knnen diese andocken und die Hlfte der Chromosomen aus der Zelle ziehen. Die Implikationen dieser Pioniersarbeit liegen auf der Hand. In vielem gleichen die Oozyten von Seesternen denen anderer Lebewesen, einschlielich des Menschen. Da in erster Linie dieser Mechanismus den Verlust von Chromosomen vor der Befruchtung verhindert, knnten uns weitere Erkenntnisse in diesem Bereich zu den Ursachen von Fehlgeburten und Geburtsfehlern fhren.

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Quellenartikel:
P. Lnrt, C. Bacher, N. Daigle, A. Hand, R. Eils, M. Terasaki, J. Ellenberg. A contractile nuclear actin network drives chromosome congression in starfish oocytes. Nature. Advanced on-line publication July 13, 2005. DOI: 10.1038/nature03810.