Max F. Perutz Laboratories: Wichtige Mechanismen in Keimzellen geklärt

(Wien, 05-08-2011) Bei der Entstehung von Keimzellen, beim Menschen, Spermien und Eizellen, werden Chromosomen oft gebrochen und dann wieder neu zusammengefügt. Ein Forscherteam um Franz Klein, Professor für Genetik an den Max F. Perutz Laboratories der Medizinischen Universität Wien, hat jetzt diesen Prozess mit Hilfe modernster Technologie mit Auflösung im Nanometer-Bereich untersucht. Die überraschenden Ergebnisse zum Mechanismus der Meiose werden in der aktuellen Ausgabe der renommierten Fachzeitschrift "Cell" veröffentlicht.

Der Hintergrund: Es gibt keine sexuelle Fortpflanzung ohne Meiose, denn nur bei dieser speziellen Zellteilung entstehen Keimzellen. Dabei teilt sich eine Zelle so, dass Tochterzellen mit einfachem, statt dem üblichen doppelten Chromosomensatz entstehen. Verschmilzt ein Spermium mit einer Eizelle bei der Befruchtung, so entsteht dadurch ein Embryo. Dessen Zellen haben wieder den doppelten Chromosomensatz. In jeder menschlichen Zelle gibt es 46 Chromosomen, von denen je 23 von der Mutter und 23 vom Vater stammen. Werden Keimzellen produziert, wird die Halbierung dieser Anzahl unter anderem dadurch erreicht, dass aus je einem mütterlichen und einem väterlichen Chromosom ein einziges Tochterchromosom hergestellt wird - die sogenannte Rekombination.

"Die Meiose ist ein rätselhafter Prozess. Es ist erstaunlich, dass väterliche und mütterliche Chromosomen einander überhaupt treffen", erklärte Klein vom Department für Chromosomenbiologie der Universität Wien am Freitag in einer Aussendung. Nur das Zusammentreffen der elterlichen Chromosomen garantiert, dass die entstehenden Keimzellen die richtige Anzahl an Chromosomen besitzen. Klein und sein Team haben Teile jener winzigen, DNA-brechenden Proteinmaschine untersucht, welche die Rekombination auslöst. Dazu erstellten sie hochauflösende Landkarten der Chromosomen und zeichneten die "Landeplätze" dieser Proteine ein. "Dank 'DNA-Mikrochip-Technologie' erreichen wir eine Auflösung im Nanometer-Bereich und erhalten so völlig neue Einblicke", sagte der Wissenschafter.

So stellten die Forscher fest, dass die für die Rekombination der Chromosomen notwendigen DNA-brechenden Komplexe nicht wie andere "Proteinmaschinen" von Chromosom zu Chromosom schwimmen, sondern in ihnen selbst verankert sind. Das wiederum garantiert, dass es nur an der richtigen Stelle zu solchen Frakturen kommt. Dann ist die Funktionstätigkeit der Mechanismen beendet. Weiters ist laut den Forschungsergebnissen auch eine ganz exakte Lokalisierung der Proteine, welche die Erbsubstanz bei der Meiose abtrennen, notwendig.