ForscherInnen gelingt neuer Einblick in die Mechanismen der Zellteilung

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Mithilfe von Laserstrahlen konnten die Zentriolen innerhalb des Zentrosoms währe

Mithilfe von Laserstrahlen konnten die Zentriolen innerhalb des Zentrosoms während der Mitose entfernt werden, ohne dabei die gesamte Struktur zu zerstören (© Alexander Dammermann).

Die Mitose ist ein zellulärer Prozess, bei dem die in Chromosomen kodierten, genetischen Informationen auf zwei idente Tochterzellen verteilt werden. Damit ist die Mitose ein fundamentales Merkmal aller Lebewesen auf unserem Planeten. ForscherInnen der Gruppe von Alexander Dammermann an den Max Perutz Labs, einem Joint Venture der Universität Wien und der Medizinischen Universität Wien, haben untersucht, wie Zentriolen zu diesem Prozess beitragen. Die Ergebnisse, veröffentlicht im Journal "Developmental Cell", helfen die Funktion dieser kleinen, zellulären Strukturen in der Mitose zu verstehen.

Bei der Mitose bildet sich eine fadenförmige Spindel, die sicherstellt, dass Chromosomen ordnungsgemäß verteilt und an gegenüberliegenden Enden der Zelle positioniert werden. Ähnlich wie Lastenseile braucht auch die Spindel einen Bezugspunkt, von dem sie sich entwickeln kann. Dieser Punkt wird von Zentriolen gebildet, die ein Netz aus Proteinen, das sogenannte perizentriolare Material (PCM), um sich anhäufen und somit Zentrosomen bilden. Diese die-nen als Ausgangsund Ankerpunkt der Spindelfäden.

Zentriolen fördern den Zusammenbau des Spindelapparates
Bisher war bekannt, dass Zentriolen für die Ausbildung des Zentrosoms unentbehrlich sind, jedoch war ihre Rolle in der darauffolgenden Wachstumsphase und Aufrechterhaltung des PCM während der Zellteilung unklar. Den ForscherInnen gelang es, diese Fragen mithilfe des Fadenwurms C. elegans zu beantworten. Dieser Modellorganismus hat ein besonders großes Zentrosom. Mithilfe von Laserstrahlen konnten die Zentriolen innerhalb des Zentrosoms während der Mitose entfernt werden, ohne dabei die gesamte Struktur zu zerstören: "Wir haben herausgefunden, dass wider Erwarten das Entfernen der Zentriolen nicht zu einem sofortigen Kollaps des PCM geführt hat. Das weitere Wachstum war jedoch sehr eingeschränkt, was die wichtige Rolle der Zentriolen bei der Bildung des PCM und somit des Spindelapparates verdeutlicht", erklären die Erstautorinnen Triin Laos und Gabriela Cabral die Ergebnisse.

Zentriolen fördern die strukturelle Stabilität des Zentrosoms
Neben ihrer Rolle bei der Bildung des PCM waren Zentriolen auch für dessen strukturelle Integrität essentiell. Ohne Zentriolen wurde das Zentrosom im späteren Verlauf der Zellteilung buchstäblich auseinandergezogen. Dieses Ergebnis war für die ForscherInnen besonders bemerkenswert, da die Zentriolen im Vergleich zum PCM sehr klein sind. Wie sie die strukturelle Integrität einer über 30-mal größeren Struktur aufrechterhalten können, bleibt noch offen. Die Autoren vermuten, dass die Zentriolen Ankerpunkte für Proteine sind, die ähnlich wie Gitterstäbe in Stahlbeton für die Zugfestigkeit des PCM sorgen. Indem sie das Wachstum des PCM und deren strukturelle Integrität kontrollieren, erfüllen Zentriolen ihre entscheidende Rolle während des Zellteilungsprozesses. Wie sie diese zwei scheinbar gegensätzlichen Funktionen genau ausüben, bleibt für die ForscherInnen die nächste große Frage.

Publikation in Developmental Cell:
Gabriela Cabral, Triin Laos, Julien Dumont, Alexander Dammermann: "Differential Requirements For Centrioles In Mitotic Centrosome Growth And Maintenance".
doi.org/10.1016/j.de­vcel.2019.06.004


Über die Max Perutz Labs
Die Max Perutz Labs sind ein Joint Venture der Universität Wien und der Medizinischen Universität Wien. Das Institut betreibt herausragende, international anerkannte Forschung und Lehre auf dem Gebiet der Molekularbiologie. WissenschaftlerInnen der Max Perutz Labs erforschen grundlegende, mechanistische Prozesse in der Biomedizin und verbinden innovative Grundlagenforschung mit medizinisch relevanten Fragestellungen.
Die Max Perutz Labs sind Teil des Vienna BioCenter, einem führenden Hotspot der Lebenswissenschaften in Europa. Am Institut sind über 50 Forschungsgruppen mit mehr als 450 MitarbeiterInnen aus 40 Nationen tätig.
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