Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Entwicklungsbiologie: Brückenschlag zwischen Kontrollmechanismen der Embryogenese und des Zellzyklus

19.02.2004


Bei der Entwicklung eines Embryos aus der befruchteten Eizelle müssen viele Prozesse zeitlich koordiniert ablaufen, damit die richtigen Zellen zum richtigen Zeitpunkt an der richtigen Stelle sind. Wissenschaftler am Max-Planck-Institut für biophysikalische Chemie in Göttingen haben jetzt ein Protein entdeckt, das sowohl die Zellteilung im Zellzyklus als auch die Anlage der Wirbelsäule im Embryo beeinflusst. Mit dieser Doppelfunktion stellt es damit einen wirksamen Kontrollmechanismus dar, mit dem beide Prozesse bei der Entwicklung von Lebewesen koordiniert werden können. (Nature 19. Februar 2004)



Hox-Gen-Kluster in Fliege, Maus und Mensch. Die Farbgebung weist auf die Kolinearität zwischen den Körperachsen und den Gen-Klustern hin. (Quelle: GEO-Grafik, H. Blanck)



Die Körperachse eines Säugetieres, auch des Menschen, wird nach einem immer gleichen Muster angelegt. Dies zeigt sich besonders deutlich in dem Aufbau der Wirbelsäule aus vier Bereichen, der Hals-, Brust, Lenden- und Kreuzbeinregion, die wiederum unterteilt sind in einzelne Segmente, die Wirbel. Segmentierung ist ein Bauprinzip, das sich in vielen Gruppen des Tierreichs, von Wirbeltieren bis zu Insekten und Ringelwürmern, wiederholt hat. Um einzelnen Regionen, Segmenten oder vielleicht sogar jeder einzelnen Zelle eine eigene Identität zuzuweisen, scheinen alle Tiere die gleiche Gengruppe einzusetzen, die sogenannten Hox-Gene. Hox-Gene treten im Chromosom in Klustern auf, wobei jeweils etwa zehn Gene hintereinander aufgereiht sind. Diese Aufreihung reflektiert die Aktivierung der Hox-Gene in der Embryonalentwicklung: Während die Körperachse von vorne nach hinten angelegt wird, wird ein Hox-Gen nach dem anderen aktiviert. In Säugetieren, wie Maus oder Mensch, sorgt das sukzessive Anschalten von insgesamt 39 Hox-Genen dafür, dass verschiedene Kombinationen von Hox-Proteinen verschiedene Segmente, die Vorläufer der Wirbel, definieren. Falsche Aktivierung führt zu falschen Identitäten und kann sich z.B. in der Entstehung von Kopfwirbeln, Halsrippen, in Veränderungen am Brustbein oder in der Lendenregion manifestieren. Dieses Prinzip eines "Hox Codes" wurde bereits Anfang der neunziger Jahre am Max-Planck-Institut für biophysikalische Chemie in Göttingen gefunden.



Bei Ausbildung der Körperachse wächst ein Embryo durch Wachstumszonen am hinteren Körperende, in denen eine extensive Zellteilung abläuft. Den neuen Zellen wird über verschiedene Signale eine Position im Embryo zugewiesen, wo sie schließlich nach und nach zu ihrer endgültigen Funktion ausdifferenzieren können. So wird z.B. aus einer nur teilweise festgelegten Vorläuferzelle in der Wachstumszone eine Gruppe von verknöchernden Zellen in einem Brustwirbel. Teilt sich eine Zelle in der Wachstumszone zu schnell oder zu langsam werden Zellen mit einem falschen Hox-Code produziert, die nicht in das komplizierte Gefüge von embryonalen Signalen und Abläufen passsen: Es kommt zu Fehlbildungen. Damit dies vermieden wird, muss es Mechanismen und Moleküle geben, die eine Koordination zwischen dem Zellzyklus und den Hox-Genen vermitteln.

Im Labor von Prof. Michael Kessel am Max-Planck-Institut für biophysikalische Chemie haben Lingfei Luo und seine Kollegen ein Protein identifiziert, das diese Rolle übernehmen kann. Es heißt "Geminin" - bereits der Name weist auf eine Zwillingsfunktion hin. Geminin ist ein Mitglied von verschiedenen Multiproteinkomplexen, die bei der Regulation von Zellzyklus-Genen auf der einen Seite und von Hox-Genen auf der anderen wichtige Rollen spielen. Wenn Geminin mit Hox-Genen interagiert, hemmt es ihre Funktion bei der Definition der Körperachse. Wenn es mit der Maschinerie des Zellzyklus, insbesondere der DNA-Replikation, interagiert, reguliert es den geordneten Verlauf der Zellteilung. Mit Geminin als gemeinsamem Regulator ist eine Koordination der beiden Prozesse möglich.

Die Göttinger Forscher wandten für ihre Untersuchungen eine Reihe von biochemischen Methoden an, um die Eigenschaften von Geminin im Reagenzglas zu erkunden. Mit diesen Erkenntnissen haben sie dann das Zusammenspiel von Hox-Genen und Zellzyklus direkt im Embryo des Huhns, im bebrüteten Ei, untersucht. So gelang ihnen ein Brückenschlag zwischen Kontrollmechanismen der Embryogenese und des Zellzyklus. Es ist nicht unwahrscheinlich, dass Geminin auch andere Entwicklungsprozesse koordiniert und so in der Forschung für weitere Brückenschläge sorgen könnte.

Weitere Informationen bei:

Prof. Dr. Michael Kessel
Max-Planck-Institut für biophysikalische Chemie
Am Fassberg 11, 37077 Göttingen
Telefon: 0551 / 201-1560, Fax: -1504
e-mail: mkessel1@gwdg.de

Dr. Christoph R. Nothdurft | Max-Planck-Gesellschaft
Weitere Informationen:
http://www.mpibpc.mpg.de/PR/04_02
http://www.mpibpc.mpg.de

Weitere Berichte zu: Embryo Geminin Hox-Gen Körperachse Zellzyklus

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Künstliche neuronale Netze helfen, das Gehirn zu kartieren
17.07.2018 | Max-Planck-Institut für Neurobiologie

nachricht Weltgrößte genetische Studie zu allergischem Schnupfen
17.07.2018 | Helmholtz Zentrum München - Deutsches Forschungszentrum für Gesundheit und Umwelt

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: Diamant – ein unverzichtbarer Werkstoff der Fusionstechnologie

Forscher am KIT entwickeln Fenstereinheiten mit Diamantscheiben für Fusionsreaktoren – Neue Scheibe mit Rekorddurchmesser von 180 Millimetern

Klimafreundliche und fast unbegrenzte Energie aus dem Fusionskraftwerk – für dieses Ziel kooperieren Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler weltweit. Bislang...

Im Focus: Wiener Forscher finden vollkommen neues Konzept zur Messung von Quantenverschränkung

Quantenphysiker/innen der ÖAW entwickelten eine neuartige Methode für den Nachweis von hochdimensional verschränkten Quantensystemen. Diese ermöglicht mehr Effizienz, Sicherheit und eine weitaus geringere Fehleranfälligkeit gegenüber bisher gängigen Mess-Methoden, wie die Forscher/innen nun im Fachmagazin „Nature Physics“ berichten.

Die Vision einer vollständig abhörsicheren Übertragung von Information rückt dank der Verschränkung von Quantenteilchen immer mehr in Reichweite. Wird eine...

Im Focus: Was passiert, wenn wir das Atomgitter eines Magneten plötzlich aufheizen?

„Wir haben jetzt ein klares Bild davon, wie das heiße Atomgitter und die kalten magnetischen Spins eines ferrimagnetischen Nichtleiters miteinander ins Gleichgewicht gelangen“, sagt Ilie Radu, Wissenschaftler am Max-Born-Institut in Berlin. Das internationale Forscherteam fand heraus, dass eine Energieübertragung sehr schnell stattfindet und zu einem neuartigen Zustand der Materie führt, in dem die Spins zwar heiß sind, aber noch nicht ihr gesamtes magnetisches Moment verringert haben. Dieser „Spinüberdruck“ wird durch wesentlich langsamere Prozesse abgebaut, die eine Abgabe von Drehimpuls an das Gitter ermöglichen. Die Forschungsergebnisse sind jetzt in "Science Advances" erschienen.

Magnete faszinieren die Menschheit bereits seit mehreren tausend Jahren und sind im Zeitalter der digitalen Datenspeicherung von großer praktischer Bedeutung....

Im Focus: Erste Beweise für Quelle extragalaktischer Teilchen

Zum ersten Mal ist es gelungen, die kosmische Herkunft höchstenergetischer Neutrinos zu bestimmen. Eine Forschungsgruppe um IceCube-Wissenschaftlerin Elisa Resconi, Sprecherin des Sonderforschungsbereichs SFB1258 an der Technischen Universität München (TUM), liefert ein wichtiges Indiz in der Beweiskette, dass die vom Neutrino-Teleskop IceCube am Südpol detektierten Teilchen mit hoher Wahrscheinlichkeit von einer Galaxie in vier Milliarden Lichtjahren Entfernung stammen.

Um andere Ursprünge mit Gewissheit auszuschließen, untersuchte das Team um die Neutrino-Physikerin Elisa Resconi von der TU München und den Astronom und...

Im Focus: First evidence on the source of extragalactic particles

For the first time ever, scientists have determined the cosmic origin of highest-energy neutrinos. A research group led by IceCube scientist Elisa Resconi, spokesperson of the Collaborative Research Center SFB1258 at the Technical University of Munich (TUM), provides an important piece of evidence that the particles detected by the IceCube neutrino telescope at the South Pole originate from a galaxy four billion light-years away from Earth.

To rule out other origins with certainty, the team led by neutrino physicist Elisa Resconi from the Technical University of Munich and multi-wavelength...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Wie geht es unserer Ostsee? Ein aktueller Zustandsbericht

17.07.2018 | Veranstaltungen

Interdisziplinäre Konferenz: Diabetesforscher und Bioingenieure diskutieren Forschungskonzepte

13.07.2018 | Veranstaltungen

Conference on Laser Polishing – LaP: Feintuning für Oberflächen

12.07.2018 | Veranstaltungen

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

Wie geht es unserer Ostsee? Ein aktueller Zustandsbericht

17.07.2018 | Veranstaltungsnachrichten

Diamant – ein unverzichtbarer Werkstoff der Fusionstechnologie

17.07.2018 | Energie und Elektrotechnik

Wiener Forscher finden vollkommen neues Konzept zur Messung von Quantenverschränkung

17.07.2018 | Physik Astronomie

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