Uraltes Rätsel der Zellteilung gelöst

Göttinger Wissenschaftler entschlüsseln Mechanismus bei der Kondensation von Chromosomen


Sich teilende Zelle (rechts im Bild) mit blau eingefärbten Chromosomen.

Ein internationales Team von Wissenschaftlern unter der Leitung der Universität Göttingen hat einen zentralen Mechanismus der Zellteilung entschlüsselt.

Ein auffälliges Merkmal der Zellteilung ist die Kondensation oder Verdichtung von Chromosomen, die zwar bereits vor mehr als 130 Jahren beobachtet wurde, deren Mechanismus aber bislang nur andeutungsweise verstanden war. Den Göttinger Forschern gelang es nun erstmals, in einer sich teilenden Zelle eine Kraft nachzuweisen, die diesen Prozess vorantreibt. Die Ergebnisse wurden in der Fachzeitschrift Science veröffentlicht.

Die Wissenschaftler am Göttinger Zentrum für Molekulare Biowissenschaften unter der Leitung von Prof. Dr. Heinz Neumann verwendeten einen Trick aus der Synthetischen Biologie, um zelluläre Proteine mit Aminosäuren – den Bausteinen der Proteine – auszustatten, die in der Natur nicht vorkommen.

Dadurch erhielten die Proteine besondere Eigenschaften, wie zum Beispiel die Fähigkeit, durch Bestrahlung Querverbindungen zu anderen Proteinen in der unmittelbaren Nachbarschaft aufzubauen. Die Forscher konnten so zum ersten Mal in einer intakten Zelle die Wechselwirkung zwischen Nukleosomen, den Grundbausteinen der Chromosomen, beobachten und zeigen, dass diese Wechselwirkung eine entscheidende Rolle bei der Kondensation der Chromosomen während der Zellteilung spielt.

„Darüber hinaus haben wir den Mechanismus ihrer Regulation identifiziert“, erläutert Prof. Neumann: Eine Kaskade von Signalen löst die Wechselwirkung zu Beginn der Zellteilung aus und unterdrückt sie nach deren Abschluss wieder.

„Fehler in diesem Prozess können chromosomale Veränderungen hervorrufen, eine der Hauptursachen für die Entstehung von Tumorzellen“, so Prof. Neumann. „Mit der Aufdeckung der Mechanismen und Kräfte, die die Kondensation von Chromosomen steuern, könnten sich neue Möglichkeiten zur Entwicklung von alternativen Therapieansätzen gegen Krebs eröffnen.“

Originalveröffentlichung: Bryan J. Wilkins et al. A Cascade of Histone Modifications Induces Chromatin Condensation in Mitosis. Science 2014. Doi: 10.1126/science.1244508.

Kontaktadresse:
Prof. Dr. Heinz Neumann
Georg-August-Universität Göttingen
Free Floater-Nachwuchsgruppe „Angewandte Synthetische Biologie“
Justus-von-Liebig-Weg 11, 37077 Göttingen
Telefon (0551) 39-14088
E-Mail: hneumann@uni-goettingen.de

Weitere Informationen:

http://www.uni-goettingen.de/de/121502.html
Free Floater-Nachwuchsgruppe „Angewandte Synthetische Biologie“

Thomas Richter | Quelle: Informationsdienst Wissenschaft
Weitere Informationen: www.uni-goettingen.de

Neueste Forschungsergebnisse zur antiviralen Wirkung der TRE-Rekombinase in Tiermodellen machen Hoffnung auf eine zukünftige Heilung von HIV/AIDS

Erstmals ist es Molekularbiologen von der TU Dresden und Virologen am Hamburger Heinrich-Pette-Institut gelungen, die Wirkung einer molekularen Schere (Tre-Rekombinase), welche gezielt HIV-Gene aus dem Erbgut von infizierten Wirtszellen entfernt, in humanisierten Mausmodellen zu demonstrieren.

Eine neue Veröffentlichung belegt weiteren Fortschritt in der AIDS-Forschung: Ein Team aus Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern um Professor Dr. Frank Buchholz von der TU Dresden und Professor Dr. Joachim Hauber vom Hamburger Heinrich-Pette-Institut (HPI), Leibniz-Institut für Experimentelle Virologie, konnten eine hochsignifikante antivirale Wirkung der Tre-Rekombinase in humanisierten Mausmodellen nachweisen. Frühere Experimente zeigten bereits, dass die durch molekulare Züchtung im Labor hergestellte Tre-Rekombinase als bisher einzige Therapiestrategie das HIV-Erbgut aus infizierten Wirtszellen wieder entfernen und dadurch die Infektion rückgängig machen kann. Die aktuelle Studie demonstriert nun, dass die Tre-Rekombinase HIV-1 auch aus einem infizierten lebenden Organismus wieder entfernen kann. Diese Befunde sind eine wichtige Voraussetzung für zukünftige klinische Studien, die eine Heilung von HIV-Infizierten zum Ziel haben.

Die aktuellen AIDS-Therapien können die Virusvermehrung bestenfalls unterdrücken, die Krankheit jedoch nicht heilen. Prof. Buchholz widmet sich seit 15 Jahren der molekularen Züchtung von Enzymen zur Entwicklung innovativer HIV Therapieformen, deren Ergebnisse zu einer Heilung der Infektion führen könnten. Weltweit gibt es derzeit etwa 34 Millionen HIV-infizierte Menschen. „Unsere neuesten Ergebnisse sind besonders erfreulich, da das technisch komplexe Einbringen der Tre-Rekombinase in Zellen und deren hohe antivirale Aktivität ohne jegliche unerwünschten Nebenwirkungen erstmals im Tiermodell gezeigt werden konnte. Diese Ergebnisse lassen hoffen, dass die Tre-Rekombinase in absehbarer Zukunft Bestandteil einer Therapie zur Heilung von Infektionen mit dem AIDS-Virus HIV sein kann“, erklärt Prof. Frank Buchholz.

Veröffentlichte Arbeit:
Hauber I, Hofmann-Sieber H, Chemnitz J, Dubrau D, Chusainow J, Stucka R, Hartjen P, Schambach A, Ziegler P, Hackmann K, Schröck E, Schumacher U, Lindner C, Grundhoff A, Baum C, Manz MG, Buchholz F, Hauber J (2013). Highly Significant Antiviral Avtivity of HIV-1 LTR-Specific Tre-Recombinase in Humanized Mice. PLOS Pathogens (www.plospathogens.org).