Neues zur Zellteilungsmaschinerie
Durch Zytokinese wird die Mutterzelle nach der Mitose (Zellkernteilung) irreversibel in zwei Tochterzellen getrennt (Teilung des Zellleibs). Dabei kommt es auf die richtige Anordnung der Teilungsebene und die Koordinierung von Zytokinese und Zellzyklusprogression an, damit DNA und Inhalte des Zytoplasmas gleichmäßig auf beide Zellen aufgeteilt werden. Der Modellorganismus Schizosaccharomyces pombe (Spalthefe) eignet sich hervorragend für Zellteilungsstudien. Bahnbrechende Experimente in den 1970er Jahren enthüllten, wie wichtig Zytoskelettproteine bei der Zytokinese sind. Nun wurde entdeckt, dass ein Gürtel aus Aktin und Klasse-II-Myosin einen Kontraktionsring am Teilungsort der Zelle bilden, der die Zellteilung vorantreibt.Obwohl bekannt ist, dass dieser Gürtel bei der Spalthefe aus mehr als fünfzig Proteinen besteht, ist die Funktionsweise der extrem komplexen Struktur noch kaum erforscht. Die Organisation des Kontraktionsrings ist teilweise abhängig von Proteinstrukturen, die vor der Teilung um den Kern herum gebildet werden - so genannte MCD (medial cortical nodes). Sie initiieren die mittige Teilung, indem sie Teilungsproteine rekrutieren und den Beginn der Mitose einleiten. Das EU-finanzierte Projekt SPTPCDR2 (Spatio-temporal control of cell division in fission yeast) untersuchte nun die Rolle der Kinase CDR2 – einer der maßgeblichen Regulatoren der Zellteilung.Zunächst stellte sich heraus, dass ein Motiv-CDR2 direkt an Membranphospholipide bindet und damit das Protein in der Membran verankert. Genetische Mutationsexperimente zeigten, dass CDR2 zusätzliche Bindungsstellen für die Oligomerisierung besitzt, die für die MCD-Bildung wichtig sind.Weiterhin zeigte sich, dass die Pom1-Kinase diese Aktivität durch Phosphorylierung von CDR2 reguliert. Die Pom1-abhängige Phosphorylierung vermindert die Affinität von CDR2 für die Membran, Pom1 verhindert aber auch CDR2-Wechselwirkungen und damit die Clusterbildung. Pom1 fördert die Mitose auch, indem es die Aktivität von CDR2 reguliert. Ob diese Regulierung unabhängig von der MCD-Organisation erfolgt, ist allerdings noch unbekannt. Überexpressionsexperimente mit CDR2 zeigten, dass Pom1 die CDR2-Aktivität wie auch die MCD-Verteilung steuert, und dass beide Funktionen unabhängig reguliert werden. Die aussagefähigen Ergebnisse werden demnächst veröffentlicht.Damit deckt SPTPCDR2 komplexe Mechanismen der MCD-Organisation durch CDR2 auf, mit denen Pom1 die CDR2-MCD-Organisation und Aktivität hemmt, um den richtigen Zeitpunkt für die Zellteilung zu bestimmen. Die Projektdaten werden dazu beitragen, diesen für die Entwicklungsbiologie wichtigen Prozess genauer zu klären, was Aufschluss über viele Krankheitsursachen geben dürfte. Sind die molekularen Mechanismen der Zellteilung im Detail erforscht, kann auch die personalisierte Medizin davon profitieren.
