Forscher aus Dresden und Zürich gelingt einzigartiger Blick auf Zellteilung

01.03.2011: Zu den genauen Vorgängen bei der Zellteilung gab es bisher gerade hinsichtlich des letzten Abtrennens der gebildeten Tochterzellen nur Vermutungen. Doch die dabei ablaufenden Prozesse konnten nun durch Dr. Thomas Müller-Reichert von der Medizinischen Fakultät Carl Gustav Carus der TU Dresden und die Züricher Forscher-Kollegen um Dr. Daniel Gerlich genauer ermittelt und auch bildlich dargestellt werden.

An den Enden der während des Trennungsprozesses entstehenden „Brücke“ zwischen den Tochterzellen bilden sich spiralförmige Strukturen aus, die die Brücke mechanisch zusammendrücken. Gleichzeitig werden die mittig verlaufenden Mikrotubuli (kleinste röhrenförmige Proteinstrukturen) in Vorbereitung auf die endgültige Zelltrennung abgebaut.

Dr. Thomas Müller-Reichert, Leiter der Core Facility Imaging im Medizinisch-Theoretischen Zentrum der Medizinischen Fakultät Dresden, konnte gemeinsam mit seinen Kollegen Daniel Gerlich und Julien Guizetti von der ETH Zürich (Schweiz) einen völlig neuen Aspekt der Zellteilung aufdecken. „Mittels Lebendzellbeobachtung, hochauflösender Lichtmikroskopie – sogenannter „Structured Illumination“ – und drei-dimensionaler Rekonstruktion durch Elektronentomographie konnten wir kleinste Spiralen sichtbar machen, deren Filamente einen Durchmesser von nur 17 Nanometern haben“, berichtet Dr. Müller-Reichert. Diese Spiralen bilden sich an den Ansätzen des die Tochterzellen noch verbindenden Stranges. Die Spiralen der interzellulären Brücke können sich zusammenziehen. „Dadurch entstehen Kräfte“, erklärt Dr. Müller-Reichert, „die den Durchmesser der interzellulären Brücke an diesen Stellen verringern und letztendlich die Zelltrennung verursachen.“

Die Membran kann verschmelzen, nachdem mit dem „Zusammendrücken“ einhergehend ein Abbau der in der interzellulären Brücke verlaufenden winzigen Proteinröhrchen stattgefunden hat. So wird diese letzte Zellverbindung aufgelöst und die komplette Trennung der Tochterzellen kann erfolgen.

Die Entdeckung dieser sich zusammenziehenden Spiralen an der interzellulären Brücke und die Beteiligung des Proteinkomplexes ESCRT-III an diesem Prozess hat umfassende und weitreichende Bedeutung für das Verständnis der Zellteilung.

Originalveröffentlichung:
Julien Guizetti et al.; "Cortical Constriction During Abscission Involves Helices of ESCRT-III–Dependent Filaments"; Science, Published Online 10 February 2011.