Einzigartiger Blick auf Zellteilung enthüllt verborgenen Mitspieler Nano-Spirale hilft Zellteilung - scinexx | Das Wissensmagazin
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Nano-Spirale hilft Zellteilung

Einzigartiger Blick auf Zellteilung enthüllt verborgenen Mitspieler

Grün: die an den Enden der interzellulären Brücke befindlichen Spiralen Rot: die innerhalb der interzellulären Brücke verlaufenden röhrenförmigen Proteinstrukturen (Mikrotubuli) Gelb: Zellmembran, die die interzelluläre Brücke umschließt. Die neu entstandenen Tochterzellen sind nicht sichtbar. © Thomas Müller-Reichert

Forscher haben in sich teilenden Zellen winzige Spiralen entdeckt, ohne die sich die Tochterzelle nicht abtrennen könnte. Die erst mit Hilfe spezieller Mikroskopie-Techniken sichtbar gemachten Nanostrukturen drücken die Verbindungsröhren zwischen den gekoppelten Zellen zusammen und lösen damit letztlich die endgültige Teilung aus. Dieser jetzt in „Science Express“ erstmals beschriebene Prozess hat umfassende und weitreichende Bedeutung für das Verständnis der Zellteilung.

Die Zellteilung ist einer der grundlegendsten Prozesse des Lebens: Erst durch sie können Gewebe wachsen, sich regenerieren oder sich Mikroben vermehren. Basis der Teilung ist die zuvor erfolgende Verdopplung der Chromosomen und die geordnete Verteilung der beiden Kopien auf die neu entstehenden Tochterzellen. Doch gerade über den allerletzten Schritt der Teilung, die endgültige Abtrennung der Tochterzellen, war bisher nur wenig bekannt. Jetzt hat ein Forscherteam der ETH Zürich und der Universität Dresden die dabei ablaufenden Prozesse erstmals genauer beobachtet und abgebildet. Dabei deckten die Wissenschaftler einen völlig neuen, bisher unbekannten Vorgang auf:

Spiralen drücken „Verbindungsbrücke“ zusammen

„Mittels Lebendzellbeobachtung, hochauflösender Lichtmikroskopie – sogenannter Structured Illumination – und dreidimensionaler Rekonstruktion durch Elektronentomographie konnten wir kleinste Spiralen sichtbar machen, deren Filamente einen Durchmesser von nur 17 Nanometern haben“, berichtet Thomas Müller-Reichert von der Medizinischen Fakultät Dresden. An den Enden der während des Trennungsprozesses entstehenden „Brücke“ zwischen den Tochterzellen bilden sich diese spiralförmigen Strukturen aus, die die Brücke mechanisch zusammendrücken.

Gleichzeitig werden die mittig verlaufenden Mikrotubuli in Vorbereitung auf die endgültige Zelltrennung abgebaut. Die Membran kann verschmelzen, nachdem durch das Zusammendrücken ein Abbau der in der interzellulären Brücke verlaufenden winzigen Proteinröhrchen stattgefunden hat. „Dadurch entstehen Kräfte, die den Durchmesser der interzellulären Brücke an diesen Stellen verringern und letztendlich die Zelltrennung verursachen“, erklärt der Forscher. So wird diese letzte Zellverbindung aufgelöst und die komplette Trennung der Tochterzellen kann erfolgen.

Die Entdeckung dieser sich zusammenziehenden Spiralen an der interzellulären Brücke und die Beteiligung des Proteinkomplexes ESCRT-III an diesem Prozess hat umfassende und weitreichende Bedeutung für das Verständnis der Zellteilung. (Science, 2011; Doi:10.1126/science.1201847)

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(Universitätsklinikum Dresden, 25.02.2011 – NPO)

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