Auf die Gr?sse der Spindel kommt es an
Die Entstehung neuen Lebens ist ein komplexer Prozess. Eine zentrale Rolle spielt dabei die Zellteilung. Bei jeder Zellteilung muss das Erbgut, die Chromosomen, gleichm??ig auf die beiden entstehenden Tochterzellen verteilt werden. Dies erledigt eine kleine molekulare Maschine, die sogenannte mitotische Spindel. Sie sorgt für die korrekte Aufteilung der Chromosomens?tze.
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Aus früheren Studien ist bekannt, dass kleine oder fehlerhafte Spindeln die Chromosomen nicht mehr pr?zise verteilen k?nnen. Dies kann fatale Folgen haben. Zellen mit überz?hligen oder fehlenden Chromosomen findet man in sehr vielen b?sartigen Tumoren. Treten Fehler früh in der embryonalen Entwicklung auf, k?nnen daraus Trisomien wie etwa das Down-Syndrom resultieren. Es ist daher nicht nur für die Grundlagenforschung, sondern auch für die Medizin von Interesse, die genauen Mechanismen zu verstehen, die die Form und Gr??e der mitotischen Spindel bestimmen.
Tubulinmenge und -herkunft beeinflussen die Spindelgr??e
?Trotz jahrzehntelanger Forschung wissen wir noch immer nicht, woher die Spindel wei?, wie gro? sie sein darf”, sagt Professorin Dr. Simone Reber, Leiterin des Quantitative-Biology-Labors am Integrative Research Institute (IRI) for the Life Sciences an der Humboldt-Universit?t zu Berlin. Wie gro? und wie lang die mitotische Spindel werden kann, analysierten die IRI-Doktoranden William Hirst und Abin Biswas anhand der Eier zweier verwandter Krallenfr?sche, Xenopus laevis und Xenopus tropicalis. Letzterer ist nicht nur kleiner, sondern legt auch kleinere Eier, die wiederum kleinere mitotische Spindeln aufbauen.
Die beiden Nachwuchswissenschaftler fanden heraus, dass die Grundbausteine der Spindel, die sogenannten Tubuline, sich beim gro?en Frosch anders verhalten als beim kleinen. Tubuline bauen Mikrotubuli, die sogenannten Spindelfasern, auf. Die Mikrotubuli beim gr??eren Frosch wachsen schneller und leben l?nger als die Mikrotubuli des kleinen Frosches, so dass die Masse der Mikrotubuli insgesamt gr??er ist – und somit auch die Spindel. Vermischt man nun die Tubuline beider Fr?sche, nimmt die L?nge und Gr??e der entstehenden Spindel proportional mit dem Anteil an Tubulin des gr??eren Frosches zu.
Der Spindel weiter auf der Spur
Die in der Fachzeitschrift ?Current Biology“ ver?ffentlichte Studie zeigt, dass spezifische Eigenschaften der Tubuline zur Kontrolle von L?nge und Masse der Spindel beitragen k?nnen. Ob die beobachteten Unterschiede im Verhalten der Tubuline einer genetischen Variabilit?t zu Grunde liegen und inwiefern diese auch in menschlichen Zellen von Bedeutung sind, gilt es noch herauszufinden. ?Nur wenn wir genau verstehen, wie Zellen die Gr??e ihrer Spindeln regulieren, k?nnen wir einen Beitrag leisten, um zu verstehen, warum Zellen regelm??ig fehlerhafte Chromosomens?tze aufweisen“, erkl?rt Hirst.
Die Forschung wurde in Zusammenarbeit mit dem Labor von Dr. Antonina Roll-Mecak (National Institutes of Health, USA) durchgeführt und von der Deutschen Forschungsgemeinschaft gef?rdert.
Originalpublikation
William G. Hirst, Abin Biswas, Kishore K. Mahalingan and Simone Reber. Differences in Intrinsic Tubulin Dynamic Properties Contribute to Spindle Length Control in Xenopus Species. Current Biology, Volume 30, Issue 11, 8 June 2020, Pages 2184-2190.e5
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Die Studie wurde hervorgehoben und in einem breiteren Kontext besprochen, nachzulesen in derselben Ausgabe der ?Current Biology“.
Daniel L. Levy. Cell Biology: Tubulin Contributes to Spindle Size Scaling. Current Biology, Volume 30, Issue 11, 8 June 2020, Pages R637-R639
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Robert Kircher-Reineke, Science Communication
IRI Life Sciences, Tel. +49 30 2093 47903
robert.kircher-reineke@hu-berlin.de
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Das Integrative Research Institute (IRI) for the Life Sciences wurde 2013 im Rahmen der Exzellenzinitiative von der Humboldt-Universit?t zu Berlin gemeinsam mit der Charité-Universit?tsmedizin Berlin und dem Max-Delbrück-Zentrum für Molekulare Medizin in der Helmholtz-Gemeinschaft (MDC) gegründet. Die Forschenden am IRI Life Sciences betreiben interdisziplin?re Grundlagenforschung. Mittels innovativer Methoden ergründen sie bspw. die zellul?ren Ursachen von Krebserkrankungen und Infektionskrankheiten.