Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Falsch gefischt - Trial-and-Error-Prinzip wichtige Ursache für Unfruchtbarkeit bei Frauen?

19.08.2011
Ein wesentlicher Schritt bei der Bildung einer Eizelle ist die Trennung der Chromosomenpaare. Unglücklicherweise arbeitet die dafür zuständige zelluläre Maschinerie jedoch beim „Herausfischen“ der aufzuteilenden Chromosomen aus dem Zellinneren bisweilen äußerst unpräzise.

Dies jedenfalls haben Wissenschaftler am Europäischen Laboratorium für Molekularbiologie (EMBL) in Heidelberg, Deutschland, in einer Studie herausgefunden, die heute online im Fachmagazin Cell veröffentlicht wurde.

Das dabei unerwartet häufig auftretende Prinzip von Trial-and-Error könnte erklären, warum eine fehlerhafte Anzahl von Chromosomen in der Eizelle die häufigste Ursache für Fehlgeburten und schwerwiegende erblich bedingte Krankheiten ist. Dazu zählen u.a. Trisomien, wie z.B. das Down-Syndrom. Dieser Defekt ist damit auch eine wichtige Ursache weiblicher Unfruchtbarkeit.

In unseren Zellen befinden sich stets zwei Kopien eines jeden Chromosoms, wobei eine Kopie von der Mutter und eine vom Vater stammt. Eine Oozyte – d.h. eine Zelle, die zu einer Eizelle heranreift – muss sich im Laufe des Reifungsprozesses von der Hälfte ihrer Chromosomen trennen und behält von jedem Chromosom entweder die mütterliche oder die väterliche Kopie.

Bei der Trennung spielen die faserartigen Mikrotubuli eine wichtige Rolle, die sich wie eine Angelschnur bei den Chromosomen einhaken und diese zu den jeweils gegenüberliegenden Polen der Zelle ziehen. Die Wissenschaftler am EMBL entdeckten nun, dass sich die Mikrotubuli beim Angeln jedoch weitaus ungeschickter anstellen als bisher angenommen. Oft muss ein irrtümlich geangeltes Chromosom sogar wieder freigesetzt werden.

“Wir konnten direkt beobachten, dass sie mehrere Versuche benötigten, bis sie richtig eingehakt waren” so Jan Ellenberg, der Leiter der Studie am EMBL. “Insgesamt wurden 90% aller Chromosomen zunächst falsch festgeheftet, so dass der intrazelluläre Korrekturmechanismus auf Hochtouren arbeitete.”

Das Problem bei der Oozyte ist, dass sich zwei Angelschnüre – ausgehend jeweils von den gegenüberliegenden Seiten einer Zelle – sowohl an den von der Mutter als auch an den vom Vater stammenden Chromosomensatz desselben Chromosoms anheften müssen.

Jeder dieser Chromosomen besitzt eine Proteinstruktur, die als Kinetochor bezeichnet wird. Sie haben eine ähnliche Funktion wie der Magnet am Fisch des bekannten Angelspiels, d.h. sie ermöglichen es den Mikrotubuli sich festzuheften. Den Wissenschaftlern am EMBL ist es nun als ersten gelungen, die Bewegungen aller Kinetochore in den Eizellen von Mäusen über einen Zeitraum von 8 Stunden hinweg während der ersten Zellteilung im Mikroskop zu verfolgen. Mauseizellen sind denen des Menschen sehr ähnlich und eignen sich daher sehr gut als Forschungsmodell.

“Erstmals konnten wir über eine längere Zeit besonders hochauflösende Bilder aufnehmen,” erläutert Tomoya Kitajima, der die Forschungsexperimente durchführte. “Dies gelang mit Hilfe eines von uns speziell entwickelten Mikroskops, das die Chromosomen in der Zelle zunächst selbstständig lokalisiert, dann nur die betreffende Region beleuchtet und abbildet und so die Zelle nicht mehr schädigt als unbedingt nötig”.

Die Zeitraffer-Videos von Ellenberg und Kitajima zeigen außerdem deutlich, wie die Mikrotubuli beim Angeln „schummeln“ – ähnlich wie Kinder beim Spiel, die ihre magnetische Angel dazu benutzen den Fisch an eine günstige Stelle zu ziehen, von wo aus er leichter zu erreichen ist. So interagieren auch die Mikrotubuli in den frühen Phasen der Zellteilung mit den Chromosomenarmen, noch bevor sie sich an den Kinetochore festhaken, und manövrieren sie in eine spezielle Position, so dass sie sich wie ein Gürtel um das Zentrum der Mikrotubulispindel legen.

Allerdings reicht auch dieser am EMBL erstmals entdeckte Chromosomengürtel allein nicht aus, damit die Chromosomen sofort richtig herausgefischt werden. Die Wissenschaftler stellten vielmehr fest, dass die Anheftung an die Kinetochore bei dieser besonderen Form der Zellteilung, der Meiose, sehr viel fehleranfälliger ist als bei der Mitose, der einfacheren Zellteilung, mit der sich unsere Körperzellen teilen. Dies liegt vermutlich daran, dass der Vorläufer der Eizelle eine außergewöhnlich große Zelle ist und die Mikrotubuli bei der Meiose von ungefähr 80 verschiedenen Stellen innerhalb der Zelle ausgehen. Bei der Mitose hingegen finden sich lediglich die zwei Ausgangspunkte.

Zusammenfassend sagte Ellenberg: “Unsere Ergebnisse liefern eine schlüssige Erklärung für die enorme Fehlerquote bei der Bildung der Eizelle. Und sie bilden eine solide Grundlage für die weitere Erforschung der altersbedingten Unfruchtbarkeit bei Frauen, denn es ist mehr als wahrscheinlich, dass ein Bestandteil des zellulären Korrekturmechanismus dabei eine wichtige Rolle spielt”.

Kitajima, T.S., Ohsugi, M. & Ellenberg, J. Complete kinetochore tracking reveals error-prone homologous chromosome biorientation in mammalian oocytes.

Veröffentlichung in Cell am 19. August 2011, DOI 10.1016/j.cell.2011.07.031

Nutzungsbedingungen

EMBL Pressemitteilungen, Photos, Grafiken und Videos unterliegen dem EMBL copyright. Sie können für nicht-kommerzielle Nutzung frei reproduziert und verbreitet werden. Wir bitten um Nennung der Autoren und Institution.

Kontakt:
Lena Raditsch
Head of Communications & Public Relations
European Molecular Biology Laboratory - EMBL
Meyerhofstr. 1
69117 Heidelberg
Germany

T: +49 6221 387 8125
F: +49 6221 387 8525
M:+49 151 14532784
lena.raditsch@embl.de

Lena Raditsch | EMBL Research News
Weitere Informationen:
http://www.embl.org
http://www.eiroforum.org
http://www.embl.de/press/2011/110819_Heidelberg

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Ionen gegen Herzrhythmusstörungen – Nicht-invasive Alternative zu Katheter-Eingriff
20.01.2017 | GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung GmbH

nachricht Leibwächter im Darm mit chemischer Waffe
20.01.2017 | Max-Planck-Institut für chemische Ökologie

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: Innovatives Hochleistungsmaterial: Biofasern aus Florfliegenseide

Neuartige Biofasern aus einem Seidenprotein der Florfliege werden am Fraunhofer-Institut für Angewandte Polymerforschung IAP gemeinsam mit der Firma AMSilk GmbH entwickelt. Die Forscher arbeiten daran, das Protein in großen Mengen biotechnologisch herzustellen. Als hochgradig biegesteife Faser soll das Material künftig zum Beispiel in Leichtbaukunststoffen für die Verkehrstechnik eingesetzt werden. Im Bereich Medizintechnik sind beispielsweise biokompatible Seidenbeschichtungen von Implantaten denkbar. Ein erstes Materialmuster präsentiert das Fraunhofer IAP auf der Internationalen Grünen Woche in Berlin vom 20.1. bis 29.1.2017 in Halle 4.2 am Stand 212.

Zum Schutz des Nachwuchses vor bodennahen Fressfeinden lagern Florfliegen ihre Eier auf der Unterseite von Blättern ab – auf der Spitze von stabilen seidenen...

Im Focus: Verkehrsstau im Nichts

Konstanzer Physiker verbuchen neue Erfolge bei der Vermessung des Quanten-Vakuums

An der Universität Konstanz ist ein weiterer bedeutender Schritt hin zu einem völlig neuen experimentellen Zugang zur Quantenphysik gelungen. Das Team um Prof....

Im Focus: Traffic jam in empty space

New success for Konstanz physicists in studying the quantum vacuum

An important step towards a completely new experimental access to quantum physics has been made at University of Konstanz. The team of scientists headed by...

Im Focus: Textiler Hochwasserschutz erhöht Sicherheit

Wissenschaftler der TU Chemnitz präsentieren im Februar und März 2017 ein neues temporäres System zum Schutz gegen Hochwasser auf Baumessen in Chemnitz und Dresden

Auch die jüngsten Hochwasserereignisse zeigen, dass vielerorts das natürliche Rückhaltepotential von Uferbereichen schnell erschöpft ist und angrenzende...

Im Focus: Wie Darmbakterien krank machen

HZI-Forscher entschlüsseln Infektionsmechanismen von Yersinien und Immunantworten des Wirts

Yersinien verursachen schwere Darminfektionen. Um ihre Infektionsmechanismen besser zu verstehen, werden Studien mit dem Modellorganismus Yersinia...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Mittelstand 4.0 – Mehrwerte durch Digitalisierung: Hintergründe, Beispiele, Lösungen

20.01.2017 | Veranstaltungen

Nachhaltige Wassernutzung in der Landwirtschaft Osteuropas und Zentralasiens

19.01.2017 | Veranstaltungen

Künftige Rohstoffexperten aus aller Welt in Freiberg zur Winterschule

18.01.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

21.500 Euro für eine grüne Zukunft – Unserer Umwelt zuliebe

20.01.2017 | Unternehmensmeldung

innovations-report im Interview mit Rolf-Dieter Lafrenz, Gründer und Geschäftsführer der Hamburger Start ups Cargonexx

20.01.2017 | Unternehmensmeldung

Niederlande: Intelligente Lösungen für Bahn und Stahlindustrie werden gefördert

20.01.2017 | Förderungen Preise