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Zellteilung Was führt zu gestörter Zellteilung?

| Redakteur: Dipl.-Chem. Marc Platthaus

Eine Forschungsgruppe am Biozentrum der Universität Basel hat ein für die korrekte Zellteilung unverzichtbares Aminosäure-Signal entdeckt. Es reguliert die Anzahl der Zentrosomen in einer Zelle. Fehlt dieses Signal, kommt es zur Entstehung krankhaft veränderter Zellen. Genau solche Zellen findet man bei Menschen mit einer neuronalen Entwicklungskrankheit, der Mikrozephalie.

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Normale Teilung der Chromosomen (blau) mit zwei Zentrosomen (rot) an einem bipolaren Spindelapparat (grün).
Normale Teilung der Chromosomen (blau) mit zwei Zentrosomen (rot) an einem bipolaren Spindelapparat (grün).
(Bild: Universität Basel)

Basel/Schweiz – Die Forschungsgruppe von Prof. Erich Nigg am Biozentrum der Universität Basel hat nun einen wichtigen Schritt bei der Zellteilung genauer untersucht: die Verdopplung des Zentrosoms und dessen Rolle bei der gleichmäßigen Verteilung des Erbguts auf zwei Tochterzellen. Das Protein STIL übernimmt dabei eine wichtige Funktion: Es sorgt dafür, das sich das Zentrosom zunächst verdoppelt und anschließend jeweils die Hälfte des Erbguts in die Tochterzellen transportiert.

KEN-Box wichtig für Proteinabbau

Während der Zellteilung wird das Protein STIL abgebaut. Passiert dies nicht und sammelt sich das Protein in der Zelle an, führt dies zu einer Überproduktion der Zentrosomen. Die Folge ist, dass sich das Erbgut nicht mehr gleichmäßig auf die Tochterzellen verteilen lässt und Zellen mit fehlerhaftem Erbgut entstehen. Die Wissenschaftler entdeckten jetzt ein Aminosäure-Signal auf dem STIL-Protein, die sogenannte KEN-Box. Sie ist Voraussetzung für den Abbau des Proteins: „Die Ken-Box ist das Signal, dass der Proteinmaschinerie den Auftrag erteilt, das Protein abzubauen“, erklärt Christian Arquint, Erstautor der Publikation. Fehlt diese KEN-Box wird das Protein nicht abgebaut.

Fehlende KEN-Box verursacht Mikrozephalie

Bei Patienten mit Mikrozephalie, einer neuronalen Krankheit, die zu einer verminderten Produktion von Nervenzellen und einem damit verbundenen kleinen Gehirn führt, fehlt genau diese KEN-Box. Die Wissenschaftler konnten somit erstmals eine Verbindung zwischen dem Fehlen des Aminosäure-Signals und der Krankheit nachweisen. „Dass wir bei der Untersuchung der Zellteilung auf eine Verbindung zur Krankheit Mikrozephalie stießen, die uns die Entstehung der Krankheit ein stückweit besser verstehen lässt, hat uns besonders gefreut“, erklärt Christian Arquint.

Zukünftig plant die Forschungsgruppe um Erich Nigg, weitere Verbindungen zwischen Fehlern in der Zellteilung und der Krankheit Mikrozephalie aufzudecken. Im Zentrum steht dabei die Untersuchung weitere Proteine, die am Zellteilungsprozess, insbesondere der Zentrosomen-Verdoppelung, beteiligt sind.

Wildtyp und Mutation im Video: Während der STIL-Wildtyp am Ende der Mitose über ein Aminosäuresignal abgebaut wird, verhindert eine Mutation in STIL den Abbau des Proteins:

Originalpublikation: Christian Arquint and Erich A. Nigg; STIL Microcephaly Mutations Interfere with APC/C-Mediated Degradation and Cause Centriole Amplification; Current Biology, 30 January 2014; doi: 10.1016/j.cub.2013.12.016

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