Primäre Zilie wird vererbt

Zellen geben ihre Antenne für molekulare Signale bei der der Teilung an eine der beiden Tochterzellen weiter

9. Oktober 2013

Zellen besitzen kleine Antennen, mit denen sie Signale aufnehmen können. Die so genannte primäre Zilie ist so ein Sensor-Fortsatz, der in Wirbeltieren in fast allen Zellen vorkommt. Bisher ging man davon aus, dass die primäre Zilie im Vorfeld einer Zellteilung abgebaut wird, damit die mit der Zilie verankerten Zentrosomen frei werden, eine Teilungsspindel aufzubauen und das Erbgut zu gleichen Teilen auf die beiden Tochterzellen zu verteilen. Forscher des Dresdner Max-Planck-Instituts für molekulare Zellbiologie und Genetik haben nun in Gehirn-Stammzellen und in kultivierten Zellen gezeigt, dass es ganz anders abläuft: Die Zilie  bleibt während der Zellteilung mit einem der beiden Zentrosomen verbunden und wird an eine der entstehenden Tochterzellen vererbt.

Eine neurale Stammzelle in den Stadien ihrer Zellteilung. In Magenta markiert ist die primäre Zilie zu sehen, das an eine der beiden Tochterzellen vererbt wird. Diese bleibt eine Stammzelle.

Eigentlich war die Entdeckung, wie so oft in der Wissenschaft, ein reines Versehen: „Ich suchte nach etwas anderem, und dann sah ich plötzlich noch Reste der Zilie in der Zelle als Punkt“, erinnert sich Judith Paridaen vom Max-Planck-Institut für molekulare Zellbiologie. Und das kurz vor einer Zellteilung – nach der gängigen Lehrmeinung müsste sich die Zellantenne aber schon längst abgebaut haben, um die Zellteilungsspindel ungehindert arbeiten zu lassen. Die junge Wissenschaftlerin in der Arbeitsgruppe von Wieland Huttner markierte die Zilie mit einem fluoreszierenden Protein und verfolgte es in allen Stadien der Zellteilung. „Am Ende war immer noch Membran des Ciliums zu sehen, ich konnte beobachten, dass es an eine der beiden entstehenden Tochterzellen vererbt wurde“, so Paridaen.

Die Tochterzelle, die das Membranvesikel mit den Zilien-Resten erhält, kann dadurch Stammzellcharakter bekommen. Schon nach einer Stunde hat sich dann aus den Membranresten eine neue, funktionierende Zilie herausgeformt. „So hat diese Tochterzelle einen Vorsprung vor der anderen, oder anders gesagt: So entsteht eine asymmetrische Zellteilung“, erklärt Paridaen.

Für die Wissenschaftler sind die Erkenntnisse spektakulär: „Immerhin ist die Zellteilung ein fundamentaler biologischer Vorgang, und unsere Befunde bedeuten, dass dieser anders abläuft als bisher gedacht“, so Wieland Huttner, Direktor am Dresdner Max-Planck-Institut.

FF/HR

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