Forschende entdecken einen Mechanismus, der Zellkerne zum Wachsen bringt

Two cell nuclei after division: At the top, fibers of actin are bundled with the aid of the protein Alpha-Actinin 4 (ACTN4) in the nucleus. Below, ACTN4 is inhibited or entirely absent.

Graphic: Robert Grosse/Ulrike Endesfelder

Es ist der wohl wichtigste Prozess in der Zellentwicklung: Um sich zu vermehren, teilen sich Zellen und vergrößern sich anschließend. Ein Forschungsteam um den Freiburger Mediziner Prof. Dr. Robert Grosse hat nun herausgefunden, dass gebündelte Aktinfasern im Inneren eines Zellkerns eine wichtige Rolle dabei spielen, wie sich dieser nach der Teilung vergrößert.

Fasern des Strukturproteins Aktin stabilisieren die äußere Zellform und transportieren Stoffe innerhalb einer Zelle. Die Mechanismen, die das Wachstum des Zellkerns nach der Teilung beeinflussen, waren in der Wissenschaft bislang kaum verstanden. Die Forschenden haben ihre Ergebnisse in der Fachzeitschrift „EMBO reports“ veröffentlicht.

Zellkerne müssen nach der Teilung wachsen, um die genetische Information im Chromatin – dem genetischen Grundmaterial – neu zu organisieren, zu entpacken und somit zu verarbeiten sowie abzulesen. Mit ihrer Arbeit zeigen die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler, dass gebündelte Aktinfasern – normalerweise für die Kraftausübung verantwortlich – im Kerninneren wirken, um den Zellkern auszudehnen. Mithilfe eines Video-Mikroskops haben die Forschenden an lebenden Zellen gemessen, wie sich Zellkerne unmittelbar nach der Teilung vergrößern. Um die Aktinfasern und Skelettstrukturen im Zellkern zu betrachten, haben sie zudem ein hochauflösendes Super-Resolution-Mikroskop verwendet.

In Zukunft wollen Grosse und sein Team klären, ob mechanische Kräfte im Inneren des Zellkerns wirken, um diesen neu zu organisieren und die genetische Information zu ordnen. Ein solcher Prozess könnte beispielsweise bei Tumorzellen gestört oder verändert sein oder bei Stammzellen eine Rolle spielen.

Der Freiburger Mediziner Robert Grosse leitet die Professor für Pharmakologie und Toxikologie, ist Direktor der Abteilung I am Institut für Experimentelle und Klinische Pharmakologie und Toxikologie und Mitglied des Exzellenzclusters CIBSS – Centre for Integrative Biological Signalling Studies der Universität Freiburg. Sein Team arbeitet mit einer Gruppe um Dr. Ulrike Endesfelder vom Max-Planck-Institut für terrestrische Mikrobiologie in Marburg zusammen, welche die Expertise in der Super-Resolution-Mikroskopie beisteuert.

Bildunterschrift:
Zwei Zellkerne nach der Teilung: Oben werden mit Hilfe des Proteins Alpha-Actinin 4 (ACTN4) im Kern Aktinfasern gebündelt. Unten ist ACTN4 gehemmt oder es fehlt gänzlich. Abbildung: Robert Grosse/Ulrike Endesfelder

Originalpublikation:
Krippner, S., Winkelmeier, J., Knerr, J., Brandt, D. T., Virant, D., Schwan, C., Endesfelder, U. & Grosse, R. (2020). Post-mitotic expansion of cell nuclei requires nuclear actin filament bundling by -actinin 4. In EMBO reports, DOI: 10.15252/embr.202050758

Kontakt:
Prof. Dr. Robert Grosse
Institut für Experimentelle und Klinische Pharmakologie und Toxikologie
Albert-Ludwigs-Universität Freiburg
Tel.: 0761/203-5301
E-Mail: robert.grosse@pharmakol.uni-freiburg.de

Originalpublikation:

https://www.embopress.org/doi/full/10.15252/embr.202050758

https://www.pr.uni-freiburg.de/pm/2020/teilen-und-vergroessern

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