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 Was läuft schief beim Noonan-Syndrom? – Grundlagen der neuronalen Fehlfunktion entdeckt
16.10.2017 | Leibniz-Institut für Neurobiologie

nachricht Keimfreie Bruteier: Neue Alternative zum gängigen Formaldehyd
16.10.2017 | Technische Universität Graz

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: Smarte Sensoren für effiziente Prozesse

Materialfehler im Endprodukt können in vielen Industriebereichen zu frühzeitigem Versagen führen und den sicheren Gebrauch der Erzeugnisse massiv beeinträchtigen. Eine Schlüsselrolle im Rahmen der Qualitätssicherung kommt daher intelligenten, zerstörungsfreien Sensorsystemen zu, die es erlauben, Bauteile schnell und kostengünstig zu prüfen, ohne das Material selbst zu beschädigen oder die Oberfläche zu verändern. Experten des Fraunhofer IZFP in Saarbrücken präsentieren vom 7. bis 10. November 2017 auf der Blechexpo in Stuttgart zwei Exponate, die eine schnelle, zuverlässige und automatisierte Materialcharakterisierung und Fehlerbestimmung ermöglichen (Halle 5, Stand 5306).

Bei Verwendung zeitaufwändiger zerstörender Prüfverfahren zieht die Qualitätsprüfung durch die Beschädigung oder Zerstörung der Produkte enorme Kosten nach...

Im Focus: Smart sensors for efficient processes

Material defects in end products can quickly result in failures in many areas of industry, and have a massive impact on the safe use of their products. This is why, in the field of quality assurance, intelligent, nondestructive sensor systems play a key role. They allow testing components and parts in a rapid and cost-efficient manner without destroying the actual product or changing its surface. Experts from the Fraunhofer IZFP in Saarbrücken will be presenting two exhibits at the Blechexpo in Stuttgart from 7–10 November 2017 that allow fast, reliable, and automated characterization of materials and detection of defects (Hall 5, Booth 5306).

When quality testing uses time-consuming destructive test methods, it can result in enormous costs due to damaging or destroying the products. And given that...

Im Focus: Cold molecules on collision course

Using a new cooling technique MPQ scientists succeed at observing collisions in a dense beam of cold and slow dipolar molecules.

How do chemical reactions proceed at extremely low temperatures? The answer requires the investigation of molecular samples that are cold, dense, and slow at...

Im Focus: Kalte Moleküle auf Kollisionskurs

Mit einer neuen Kühlmethode gelingt Wissenschaftlern am MPQ die Beobachtung von Stößen in einem dichten Strahl aus kalten und langsamen dipolaren Molekülen.

Wie verlaufen chemische Reaktionen bei extrem tiefen Temperaturen? Um diese Frage zu beantworten, benötigt man molekulare Proben, die gleichzeitig kalt, dicht...

Im Focus: Astronomen entdecken ungewöhnliche spindelförmige Galaxien

Galaxien als majestätische, rotierende Sternscheiben? Nicht bei den spindelförmigen Galaxien, die von Athanasia Tsatsi (Max-Planck-Institut für Astronomie) und ihren Kollegen untersucht wurden. Mit Hilfe der CALIFA-Umfrage fanden die Astronomen heraus, dass diese schlanken Galaxien, die sich um ihre Längsachse drehen, weitaus häufiger sind als bisher angenommen. Mit den neuen Daten konnten die Astronomen außerdem ein Modell dafür entwickeln, wie die spindelförmigen Galaxien aus einer speziellen Art von Verschmelzung zweier Spiralgalaxien entstehen. Die Ergebnisse wurden in der Zeitschrift Astronomy & Astrophysics veröffentlicht.

Wenn die meisten Menschen an Galaxien denken, dürften sie an majestätische Spiralgalaxien wie die unserer Heimatgalaxie denken, der Milchstraße: Milliarden von...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Meeresbiologe Mark E. Hay zu Gast bei den "Noblen Gesprächen" am Beutenberg Campus in Jena

16.10.2017 | Veranstaltungen

bionection 2017 erstmals in Thüringen: Biotech-Spitzenforschung trifft in Jena auf Weltmarktführer

13.10.2017 | Veranstaltungen

Tagung „Energieeffiziente Abluftreinigung“ zeigt, wie man durch Luftreinhaltemaßnahmen profitieren kann

13.10.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

ESO-Teleskope beobachten erstes Licht einer Gravitationswellen-Quelle

16.10.2017 | Physik Astronomie

Was läuft schief beim Noonan-Syndrom? – Grundlagen der neuronalen Fehlfunktion entdeckt

16.10.2017 | Biowissenschaften Chemie

Gewebe mit Hilfe von Stammzellen regenerieren

16.10.2017 | Förderungen Preise