Dresdner Max-Planck-Forscher
entschlüsseln, auf welche Weise spezielle Motorproteine die Enden von
Mikrotubuli identifizieren.
Eine neuartige Bewegungsstrategie von
Motorproteinen haben Wissenschaftler um Prof. Jonathon Howard und
Stefan Diez am Max-Planck-Institut für Molekulare Zellbiologie und
Genetik (MPI-CBG) in Dresden identifiziert. Das Protein MCAK (Mitotic
Centromere Associated Kinesin) tritt - im Gegensatz zu den meisten
anderen Motorproteinen, die zelluläre Lasten über weite Entfernungen
entlang der Mikrotubuli transportieren - lediglich an den Enden von
Mikrotubuli in Aktion und reguliert deren Länge. Die Forscher konnten
nun nachweisen, dass das Protein diese Position durch eine
ungerichtete, eindimensionale Diffusionbewegung entlang der
Mikrotubuli selbst findet und an deren Ende dann einrastet (Nature, 4.
Mai 2006). Diese Erkenntnisse sind wichtig für das detaillierte
Verständnis zellulärer Lebensvorgänge wie Zellteilung oder
Nervenzellwachstum.
Zeitliche Abfolge (20
Zeitpunkte, von oben nach unten) der Bewegung einzelner
MCAK-Moleküle (grün) entlang eines Mikrotubulus (rot).
Bild: Max-Planck-Institut für Molekulare
Zellbiologie und Genetik
Wenn Zellen sich teilen,
bauen sie einen gigantischen Apparat auf, die so genannte
Zellteilungsspindel. Diese besteht aus Mikrotubuli, winzigen
Protein-Polymeren, die - je nach Bedarf - wie ein Gerüst auf- und
abgebaut werden können und gleichsam die Schienen bilden, entlang
derer Motorproteine die Chromosomenhälften mit der Erbgutinformation
in die entstehenden Tochterzellen ziehen. Bisher noch unklar war die
Frage, wie die Länge der Mikrotubuli eigentlich geregelt wird und auf
welche Weise die daran beteiligten Proteine überhaupt die Enden der zu
regulierenden Mikrotubuli erreichen.
Die Max-Planck-Forscher untersuchten am Beispiel des
Proteins MCAK, wie dieses die Enden von Mikrotubuli auffindet. Howard
und seine Kollegen fanden die Antwort: "Wir verfolgten einzelne
MCAK-Moleküle unter dem Mikroskop und konnten sehen: MCAK dockt nach
dem Zufallsprinzip irgendwo an einem Mikrotubulus an und rutscht dann
auf dessen Oberfläche hin und her", so der australische Biophysiker.
Diese Zufallsstrategie ist erstaunlich effizient und
erfolgreich - auf diese Weise kann MCAK sehr schnell die
Mikrotubuli-Enden lokalisieren. Howard weiter: "Wenn es dann dort
angekommen ist, frisst es sich wie Pacman, der Computersmiley aus den
1980er-Jahren, in das Ende hinein und lässt nicht wieder los". Die
Chromosomenhälften folgen dieser Bewegung und werden so akkurat auf
die Tochterzellen verteilt.
