Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Kontrollverlust killt Keimzellen

29.03.2005


Das Protein Mnd2 hemmt während der Entstehung von Keimzellen den vorzeitigen Zerfall von Chromosomen. Die jetzt veröffentlichte Entdeckung dieser Steuerfunktion könnte zum Verständnis der Entstehung angeborener chromosomaler Defekte beitragen. Das vom Wissenschaftsfonds FWF finanzierte Projekt eines Teams der Universität Wien trägt zur Stellung des Campus Vienna Biocenter im Spitzenfeld der Erforschung von Zellteilung bei.


Während der Zellteilung von Körperzellen (Mitose) werden frisch verdoppelte Chromosomen auf die Tochterzellen aufgeteilt. Anders verläuft die Zellteilung bei der Entstehung von Keimzellen - Eizellen und Spermien. Bei dieser als Meiose bezeichneten Zellteilung müssen die in jeder Körperzelle zweifach vorhandenen Chromosomensätze (mütterliche und väterliche) auf einen einzigen reduziert werden.

Prof. Franz Klein und seine Mitarbeiterin, die Doktorandin Alexandra Penkner, vom Department of Chromosome Biology der Max Perutz Laboratories am Campus Vienna Biocenter haben nun im Journal CELL Ergebnisse zu einer wichtigen Regulation dieses Vorganges veröffentlicht. Diese zeigen, dass die zum Zelltod führende verfrühte Trennung von neu duplizierten Chromosomen von einem Protein mit der Bezeichnung Mnd2 verhindert wird.


Schwestern halten zusammen

Zum Hintergrund der am Modellorganismus Saccharomyces cerevisiae (Hefe) ausgeführten Arbeiten erklärt Prof. Klein: "Die frisch verdoppelten Chromosomen, auch Schwester-Chromatiden genannt, werden bis zu ihrer Trennung durch einen Proteinring namens Kohäsin zusammengehalten. Dabei werden die Chromatiden so angeordnet, dass später eine korrekte Aufteilung auf die Nachkommenzellen erfolgt. Die von uns nun entdeckte Aufgabe des Proteins Mnd2 ist es, diese Ordnung so lange zu stabilisieren, bis der korrekte Zeitpunkt während der Zellteilung erreicht ist."

Die zur Zellteilung notwendige Öffnung der Kohäsinringe wird durch den Anaphase Promoting Complex (APC/C) kontrolliert. Dazu Klein: "Noch während wir an Mnd2 arbeiteten, fanden Kollegen in den USA und Deutschland, dass Mnd2 einer von 13 fixen Teilen des APC/C ist, aber niemand ahnte, welch bedeutende Rolle Mnd2 spielt. Diese offenbart sich nämlich ausschließlich während der Meiose, wenn die Keimzellen geschaffen werden."

Mag. Penkner zeigte zunächst experimentell, dass Zellen, denen Mnd2 fehlt, Schäden der meiotischen Chromosomenstruktur, DNS-Brüche und verfrühte Trennung von Schwester-Chromatiden aufweisen. Solche Anomalien könnten durch eine unregulierte Aktivität des APC/C verursacht werden. Diese Vermutung testete Mag. Penkner in eleganten Experimenten, in denen sie bei Hefezellen - zusätzlich zu Mnd2 - auch den APC/C inaktivierte. Tatsächlich konnten so die Chromosomen-Schäden verhindert werden.

Ein Protein als Bremse

Weitere Experimente lieferten die Erklärung für das Phänomen, dass die beschriebenen Schäden ausschließlich während der Meiose auftreten. Es zeigte sich nämlich, dass Mnd2 eine zusätzliche Untereinheit (Ama1) des APC/C hemmt, die eben nur während der Meiose auftritt und der Aktivierung des APC/C dient. Fehlt Mnd2, wird der APC/C also während der Meiose zu früh durch Ama1 aktiviert und die Proteinringe werden ungebremst geöffnet. Damit geht die Verbindung zwischen den Schwester-Chromatiden vorzeitig verloren, was Chromosomen-Schäden und letztlich den Zelltod zur Konsequenz hat.

Gerade in der Meiose sind solche Chromosomen-Schäden von besonderer Bedeutung. Ein Beispiel beim Menschen ist das Down-Syndrom, das dadurch entsteht, dass die "gerechte" Aufteilung zweier Chromosomen nicht funktioniert. So entstehen Keimzellen mit zwei Chromosomen 21, die nach der Befruchtung zu Körperzellen mit drei Chromosomen 21 heranwachsen.

Die Arbeit von Prof. Klein schließt an eine frühere, gemeinsame Studie mit einem Team um Prof. Kim Nasmyth vom Research Institute of Molecular Pathology (IMP) am Campus Vienna Biocenter an. In dieser Arbeit wurde die Rolle von über 300 Proteinen während der Meiose analysiert. Dabei wurde auch entdeckt, dass Mnd2 eine entscheidende Funktion hat - die nun mit Unterstützung des FWF in der vorliegenden Arbeit aufgeklärt werden konnte.

Originalpublikation: Mnd2, an Essential Antagonist of the Anaphase-promoting Complex during Meiotic Prophase. (Cell, 25. März, Vol. 120, 1-13. DOI 10.1016/j.cell.2005.01.017).

Wissenschaftlicher Kontakt:

Prof. Franz Klein
Dept. Chromosome Biology
Max Perutz Laboratories
A-1030 Wien
T +43 / 1 / 4277 56220
E franz.klein@univie.ac.at

Der Wissenschaftsfonds FWF:

Mag. Stefan Bernhardt
Weyringergasse 35
A-1040 Wien
T +43 / 1 / 505 67 40 - 36
E bernhardt@fwf.ac.at

Michaela Fritsch | PR&D AT
Weitere Informationen:
http://www.fwf.ac.at

Weitere Berichte zu: APC/C Chromosome Chromosomen Keimzellen Meiose Mnd2 Protein Zellteilung

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Mit grüner Chemie gegen Malaria
21.02.2018 | Max-Planck-Gesellschaft zur Förderung der Wissenschaften e.V.

nachricht Vom künstlichen Hüftgelenk bis zum Fahrradsattel
21.02.2018 | Frankfurt University of Applied Sciences

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Biowissenschaften Chemie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Innovation im Leichtbaubereich: Belastbares Sandwich aus Aramid und Carbon

Die Entwicklung von Leichtbaustrukturen ist eines der zentralen Zukunftsthemen unserer Gesellschaft. Besonders in der Luftfahrtindustrie und in anderen Transportbereichen sind Leichtbaustrukturen gefragt. Sie ermöglichen Energieeinsparungen und reduzieren den Ressourcenverbrauch bei Treibstoffen und Material. Zum Einsatz kommen dabei Verbundmaterialien in der so genannten Sandwich-Bauweise. Diese bestehen aus zwei dünnen, steifen und hochfesten Deckschichten mit einer dazwischen liegenden dicken, vergleichsweise leichten und weichen Mittelschicht, dem Sandwich-Kern.

Aramidpapier ist ein etabliertes Material für solche Sandwichkerne. Sein mechanisches Strukturversagen ist jedoch noch unzureichend erforscht: Bislang fehlten...

Im Focus: Die Brücke, die sich dehnen kann

Brücken verformen sich, daher baut man normalerweise Dehnfugen ein. An der TU Wien wurde eine Technik entwickelt, die ohne Fugen auskommt und dadurch viel Geld und Aufwand spart.

Wer im Auto mit flottem Tempo über eine Brücke fährt, spürt es sofort: Meist rumpelt man am Anfang und am Ende der Brücke über eine Dehnfuge, die dort...

Im Focus: Eine Frage der Dynamik

Die meisten Ionenkanäle lassen nur eine ganz bestimmte Sorte von Ionen passieren, zum Beispiel Natrium- oder Kaliumionen. Daneben gibt es jedoch eine Reihe von Kanälen, die für beide Ionensorten durchlässig sind. Wie den Eiweißmolekülen das gelingt, hat jetzt ein Team um die Wissenschaftlerin Han Sun (FMP) und die Arbeitsgruppe von Adam Lange (FMP) herausgefunden. Solche nicht-selektiven Kanäle besäßen anders als die selektiven eine dynamische Struktur ihres Selektivitätsfilters, berichten die FMP-Forscher im Fachblatt Nature Communications. Dieser Filter könne zwei unterschiedliche Formen ausbilden, die jeweils nur eine der beiden Ionensorten passieren lassen.

Ionenkanäle sind für den Organismus von herausragender Bedeutung. Wenn zum Beispiel Sinnesreize wahrgenommen, ans Gehirn weitergeleitet und dort verarbeitet...

Im Focus: In best circles: First integrated circuit from self-assembled polymer

For the first time, a team of researchers at the Max-Planck Institute (MPI) for Polymer Research in Mainz, Germany, has succeeded in making an integrated circuit (IC) from just a monolayer of a semiconducting polymer via a bottom-up, self-assembly approach.

In the self-assembly process, the semiconducting polymer arranges itself into an ordered monolayer in a transistor. The transistors are binary switches used...

Im Focus: Erste integrierte Schaltkreise (IC) aus Plastik

Erstmals ist es einem Forscherteam am Max-Planck-Institut (MPI) für Polymerforschung in Mainz gelungen, einen integrierten Schaltkreis (IC) aus einer monomolekularen Schicht eines Halbleiterpolymers herzustellen. Dies erfolgte in einem sogenannten Bottom-Up-Ansatz durch einen selbstanordnenden Aufbau.

In diesem selbstanordnenden Aufbauprozess ordnen sich die Halbleiterpolymere als geordnete monomolekulare Schicht in einem Transistor an. Transistoren sind...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

DFG unterstützt Kongresse und Tagungen - April 2018

21.02.2018 | Veranstaltungen

Tag der Seltenen Erkrankungen – Deutsche Leberstiftung informiert über seltene Lebererkrankungen

21.02.2018 | Veranstaltungen

Digitalisierung auf dem Prüfstand: Hochkarätige Konferenz zu Empowerment in der agilen Arbeitswelt

20.02.2018 | Veranstaltungen

VideoLinks
Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

Kameratechnologie in Fahrzeugen: Bilddaten latenzarm komprimiert

21.02.2018 | Messenachrichten

Mit grüner Chemie gegen Malaria

21.02.2018 | Biowissenschaften Chemie

Periimplantitis: BMBF fördert zahnärztliches Verbund-Projekt mit 1,1 Millionen Euro

21.02.2018 | Förderungen Preise

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics