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31. Januar 2014 Gestörte Zellteilung führt zu neuronaler Krankheit

Die Forschungsgruppe von Prof. Erich Nigg 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. Die Ergebnisse der Untersuchung sind jetzt in der aktuellen Ausgabe des US-Journals "Current Biology" veröffentlicht.

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Zellteilung ist Grundlage jeglichen Lebens. Im Zentrum steht dabei die identische Teilung des Erbguts. Dass dieser Prozess fehlerfrei verläuft, ist Grundvoraussetzung für die Entstehung gesunder, neuer Zellen. Kommt es zu Fehlern, können Krankheiten wie Krebs entstehen. Das Zentrosom, ein Zellorganell, spielt dabei eine entscheidende Rolle.
 

Abb. 1: Normale Teilung der Chromosomen (blau) mit zwei Zentrosomen (rot) an einem bipolaren Spindelapparat (grün).


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.

Abb. 2: Fehlerhafte Teilung der Chromosomen (blau) mit mehreren Zentrosomen (rot) an einer multipolaren Spindelapparat (grün).

 

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.

Literaturhinweis:
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

Quelle: Universität Basel


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