Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Chromosomen: Proteinmantel sorgt für nötigen Abstand

30.06.2016

Wissenschaftler_innen am IMBA - Institut für Molekulare Biotechnologie der Österreichischen Akademie der Wissenschaften - sind den molekularen Mechanismen der Zellteilung auf der Spur. Wie das Fachmagazin „Nature“ aktuell berichtet, konnten die Forscher_innen eine völlig neue Funktion des Proteins Ki-67 nachweisen: Wie ein Mantel legt es sich um die Chromosomen, verhindert, dass sie während der Zellteilung aneinanderkleben und hilft ihnen so dabei, Abstand zueinander zu halten.

Jeden Tag teilen sich in unserem Körper Milliarden von Zellen. Dies geschieht einerseits bei Wachstumsprozessen, aber auch kurzlebige Zelltypen, wie zum Beispiel Blut-, Haut- und Darmzellen müssen sich stets erneuern. Doch die Zellteilung, genannt Mitose, ist ein komplexer und kritischer Prozess. Wird die Teilung nicht korrekt gesteuert, können die Zellen entarten. Dies könnte unter anderem auch Krebs zur Folge haben.


Das Protein Ki-67 dockt mit einem Ende an die Chromosomen an, während sich das andere Ende von ihnen wegstreckt und verhindert so, dass die Chromosomen während der Zellteilung zusammenkleben.

IMBA


Vor der Zellteilung wird die Oberfläche von Chromosomen mit Proteinen, die Seifen-Eigenschaften haben bedeckt. Dies ermöglicht, dass die Chromosomen sich unabhängig voneinander bewegen können.

IMBA/Mierzwa

Rätsel der Zellteilung entschlüsselt

Sich teilende Zellen durchwandern verschiedene Phasen. Über den gesamten Zellkern erstreckt sich eine diffuse Masse aus DNA und Proteinen, die einem fadenförmigen Netzwerk gleicht. Sobald sich die Zellen jedoch auf die nächste Teilung vorbereiten, verändert sich diese Kernmasse, genannt Chromatin, drastisch. Sie verdichtet sich im Laufe der Zellteilung zu den charakteristischen x-förmigen Chromosomen, die sich frei im Zellraum bewegen und an einen bestimmten Platz wandern, wo sie dann in zwei Hälften aufgeteilt werden.

So wird je eine identische Kopie des Genmaterials an die zukünftigen Tochterzellen weitergeben. Bisher war unklar, wie sich aus der Chromatin-Masse die einzelnen Chromosomen herausbilden, und welcher Mechanismus verhindert, dass die Chromosomen zusammenklumpen, sodass sie „frei schwimmen“ können. Wiener Forscher_innen konnten nun dieses molekulare Rätsel entschlüsseln.

In einer aktuellen Studie stieß ein Forschungsteam am IMBA unter der Leitung von Daniel Gerlich auf das Protein Ki-67. Die Wissenschaftler_innen entdeckten, dass Ki-67 die Chromosomen wie eine Art Mantel umgibt und dafür sorgt, dass die Chromosomen bei der Teilung nicht aneinander kleben bleiben. Ki-67 wird bereits in der medizinischen Diagnostik als Tumormarker verwendet, um Zellwachstum zu messen. Seine genaue Funktion während der Zellteilung war jedoch bis dato nicht erforscht.

Ki-67: Ein Protein, das wie Seife wirkt

Die Ergebnisse der Studie, die in der jüngsten Ausgabe von „Nature“ zu lesen sind, zeigen, dass sich ohne die Mithilfe von Ki-67 zu Beginn der Zellteilung zwar Chromosomen bilden. Allerdings klumpen sie ohne Ki-67 zusammen und können sich nicht mehr frei bewegen. Daher teilen sich Zellen ohne Ki-67 viel langsamer.

Sara Cuylen, Erstautorin der Studie, erklärt: “ Ein Ende des Proteins Ki-67 bindet an die Chromosomen, während das andere Ende von Ki-67 sich von Chromosomen wegstreckt. Deswegen formt Ki-67 „bürstenartige“ Strukturen. Es ummantelt die Chromosomen und bildet so eine Barriere, damit die Chromosomen nicht zusammenkleben und sich aneinander vorbei bewegen können.“

Diese besondere physikalische Eigenschaft des Proteins erinnert an oberflächenaktive Stoffe, wie etwa Waschmittel oder Seife. „Es ist das erste Mal, das man nachweisen konnte, dass auch Proteine solche oberflächenaktiven Eigenschaften aufweisen. Das war für uns eine echte Überraschung! “, so die junge Forscherin.

Dieser neuentdeckte Mechanismus, der die Chromosomen aneinander vorbeigleiten lässt, könnte laut Daniel Gerlich, Forschungsgruppenleiter am IMBA, auch eine wichtige Rolle für die räumliche Anordnung von anderen Zell-Organellen spielen. Eine Zelle besteht aus vielen kleinen einzelnen Unterteilungen, die jeweils bestimmte Funktionen erfüllen, so wie die Organe eines Körpers. Manche dieser „Zellabteile“, sind durch Membranen abgegrenzt, andere jedoch nicht.

Und genau bei diesen Organellen ohne Membran ist es bis jetzt unklar, wie sie sich bilden und was sie voneinander getrennt hält. “Ki-67 scheint eine Schlüsselfunktion für die räumliche Anordnung von Chromosomen in der Zelle zu haben. Wir sind gespannt, ob wir weitere Proteine mit ähnlichen „Seifen-Eigenschaften“ finden und deren Funktion in der Zellorganisation beschreiben können“, fasst Daniel Gerlich zusammen.

Originalpublikation: Cuylen, S., Blaukopf, C., Politi, A.Z., Müller-Reichert, T., Neumann, B., Poser, I., Ellenberg, J., Hyman, A.A., Gerlich, D.W. (2016), Ki-67 acts as a biological surfactant to disperse mitotic chromosomes. Nature DOI: 10.1038/nature18610

IMBA:
Das IMBA – Institut für Molekulare Biotechnologie gehört zu den führenden biomedizinischen Forschungsinstituten in Europa. Im Fokus stehen medizinisch relevante Fragestellungen aus den Bereichen Stammzellbiologie, RNA-Biologie, Molekulare Krankheitsmodelle und Genetik. Das Institut befindet sich am Vienna Biocenter, einem dynamischen Konglomerat aus Universitäten, akademischer Forschung und Biotechnologie-Unternehmen. Das IMBA ist ein Tochterunternehmen der Österreichischen Akademie der Wissenschaften, der führenden Trägerin außeruniversitärer Forschung in Österreich.

Weitere Informationen:

http://www.imba.oeaw.ac.at
http://de.imba.oeaw.ac.at/index.php?id=516 (Pressefotos)

Mag. Ines Méhu-Blantar | idw - Informationsdienst Wissenschaft

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Bakterieller Untermieter macht Blattnahrung für Käfer verdaulich
17.11.2017 | Max-Planck-Institut für chemische Ökologie

nachricht Neues Werkzeug für gezielten Proteinabbau
17.11.2017 | Max-Planck-Institut für biophysikalische Chemie

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: Ultrakalte chemische Prozesse: Physikern gelingt beispiellose Vermessung auf Quantenniveau

Wissenschaftler um den Ulmer Physikprofessor Johannes Hecker Denschlag haben chemische Prozesse mit einer beispiellosen Auflösung auf Quantenniveau vermessen. Bei ihrer wissenschaftlichen Arbeit kombinierten die Forscher Theorie und Experiment und können so erstmals die Produktzustandsverteilung über alle Quantenzustände hinweg - unmittelbar nach der Molekülbildung - nachvollziehen. Die Forscher haben ihre Erkenntnisse in der renommierten Fachzeitschrift "Science" publiziert. Durch die Ergebnisse wird ein tieferes Verständnis zunehmend komplexer chemischer Reaktionen möglich, das zukünftig genutzt werden kann, um Reaktionsprozesse auf Quantenniveau zu steuern.

Einer deutsch-amerikanischen Forschergruppe ist es gelungen, chemische Prozesse mit einer nie dagewesenen Auflösung auf Quantenniveau zu vermessen. Dadurch...

Im Focus: Leoniden 2017: Sternschnuppen im Anflug?

Gemeinsame Pressemitteilung der Vereinigung der Sternfreunde und des Hauses der Astronomie in Heidelberg

Die Sternschnuppen der Leoniden sind in diesem Jahr gut zu beobachten, da kein Mondlicht stört. Experten sagen für die Nächte vom 16. auf den 17. und vom 17....

Im Focus: «Kosmische Schlange» lässt die Struktur von fernen Galaxien erkennen

Die Entstehung von Sternen in fernen Galaxien ist noch weitgehend unerforscht. Astronomen der Universität Genf konnten nun erstmals ein sechs Milliarden Lichtjahre entferntes Sternensystem genauer beobachten – und damit frühere Simulationen der Universität Zürich stützen. Ein spezieller Effekt ermöglicht mehrfach reflektierte Bilder, die sich wie eine Schlange durch den Kosmos ziehen.

Heute wissen Astronomen ziemlich genau, wie sich Sterne in der jüngsten kosmischen Vergangenheit gebildet haben. Aber gelten diese Gesetzmässigkeiten auch für...

Im Focus: A “cosmic snake” reveals the structure of remote galaxies

The formation of stars in distant galaxies is still largely unexplored. For the first time, astron-omers at the University of Geneva have now been able to closely observe a star system six billion light-years away. In doing so, they are confirming earlier simulations made by the University of Zurich. One special effect is made possible by the multiple reflections of images that run through the cosmos like a snake.

Today, astronomers have a pretty accurate idea of how stars were formed in the recent cosmic past. But do these laws also apply to older galaxies? For around a...

Im Focus: Pflanzenvielfalt von Wäldern aus der Luft abbilden

Produktivität und Stabilität von Waldökosystemen hängen stark von der funktionalen Vielfalt der Pflanzengemeinschaften ab. UZH-Forschenden gelang es, die Pflanzenvielfalt von Wäldern durch Fernerkundung mit Flugzeugen in verschiedenen Massstäben zu messen und zu kartieren – von einzelnen Bäumen bis hin zu ganzen Artengemeinschaften. Die neue Methode ebnet den Weg, um zukünftig die globale Pflanzendiversität aus der Luft und aus dem All zu überwachen.

Ökologische Studien zeigen, dass die Pflanzenvielfalt zentral ist für das Funktionieren von Ökosys-temen. Wälder mit einer höheren funktionalen Vielfalt –...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Technologievorsprung durch Textiltechnik

17.11.2017 | Veranstaltungen

Roboter für ein gesundes Altern: „European Robotics Week 2017“ an der Frankfurt UAS

17.11.2017 | Veranstaltungen

Börse für Zukunftstechnologien – Leichtbautag Stade bringt Unternehmen branchenübergreifend zusammen

17.11.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Technologievorsprung durch Textiltechnik

17.11.2017 | Veranstaltungsnachrichten

IHP präsentiert sich auf der productronica 2017

17.11.2017 | Messenachrichten

Roboter schafft den Salto rückwärts

17.11.2017 | Innovative Produkte