Teilen und Vergrößern

Forschende aus Freiburg und Marburg entdecken einen Mechanismus, der Zellkerne zum Wachsen bringt

25. September 2020

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, darunter Dr. Ulrike Endesfelder vom Max-Planck-Institut für terrestrische Mikrobiologie, 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.

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.

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 Mediziner Robert Grosse ist Professor für Pharmakologie und Toxikologiean der Universität Freiburg. Sein Team arbeitet mit einer Gruppe um Dr. Ulrike Endesfelder vom Max-Planck-Institut für terrestrische Mikrobiologie zusammen, welche die Expertise in der Super-Resolution-Mikroskopie beisteuert.

(Autor: Patrick Siegert, Presse- und Öffentlichkeitsarbeit, Albert-Ludwigs-Universität Freiburg)

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