Internationales Team erforscht Gerüst des Zellkerns

Ein Forschungsverbund unter Marburger Leitung untersucht, wie das Gerüstprotein Aktin im Zellkern zur Organisation und Funktion des Erbgutes beiträgt. Die Förderorganisation „Human Frontier Science Program“ (HFSP) finanziert das Vorhaben in den kommenden drei Jahren mit über einer Million US-Dollar.

Ein Netzwerk aus Aktin (grün gefärbt) dominiert nicht nur das Zellinnere außerhalb des Kerns, sondern findet sich auch in dessen Inneren, wie das Team um den Marburger Pharmakologen Robert Grosse zeigte. Die Kernhülle ist rot markiert. Aufnahme: Sci. Signal. 2015, DOI: 10.1126/scisignal.aad2959 (Die Abbildung darf nur im Zusammenhang mit der Berichterstattung über das hier angezeigte wissenschaftliche Projekt verwendet werden)

Das HFSP unterstützt insbesondere fach- und länderübergreifende Kooperationen, die sich grundlegenden Fragen der Lebenswissenschaften annehmen. „Der Erfolg bei einer derart kompetetiven Ausschreibung zeigt, dass unsere Lebenswissenschaftler an relevanten Themen arbeiten und international wettbewerbsfähig sind“, sagt die Marburger Universitätspräsidentin Professorin Dr. Katharina Krause aus Anlass der Bewilligung. In der aktuellen Förderrunde setzten sich nur 32 von 870 Antragstellern mit ihren Projektvorschlägen durch, das entspricht einer Erfolgsquote von nicht einmal vier Prozent.

Nahezu alle Wirbeltierzellen benötigen das Gerüstprotein Aktin, um ein Zellskelett zu bilden, das die Organisation der Zelle und deren Beweglichkeit sicherstellt. Ein Team um den Marburger Pharmakologen Professor Dr. Robert Grosse entdeckte vor drei Jahren, dass auch der Kern von Säugetierzellen über ein dynamisches Aktin-Netzwerk verfügt. „Uns geht es darum, zu verstehen, wie das kürzlich entdeckte Kern-ständige Aktinskelett dazu beiträgt, grundlegende biologische Prozesse wie Zellteilung oder die Umprogrammierung von Stammzellen zu steuern“, erklärt Grosse, der den Verbund leitet.

Die Aktin-Aktivität wird durch andere Proteine gesteuert; Grosses Labor hat eine Methode entwickelt, mit der sich solche Regulatoren mittels Licht anschalten lassen. Dadurch kann man die Bildung von Aktinketten im Zellkern hervorrufen und studieren, welchen Einfluss dies auf die Organisation und Wirkungsweise des Genoms ausübt, also des Gesamt-Genbestandes der Zelle.

Für den neuen Verbund hat sich der Marburger Pharmakologe mit Kollegen aus Japan und Großbritannien zusammengetan: Dr. Abderrahmane Kaidi aus Bristol benutzt Bildgebungsverfahren und genomische Werkzeuge, um die Mechanismen zu untersuchen, die bei der Verdichtung der Kernsubstanz zur Anwendung kommen. Dr. Kei Miyamoto aus Kinki erforscht die  Umprogrammierung von Eizellen am Modellorganismus Xenopus, einer Krallenfroschart.

Bis heute gibt es relativ wenige Studien über Aktin im Zellkern. „Letztlich könnten diese Untersuchung nützlich sein für die Tumor- und oder Regenerationsmedizin“, hofft Grosse.

Professor Dr. Robert Grosse ist Direktor des Pharmakologischen Instituts am Fachbereich Medizin der Philipps-Universität und leitet einen Arbeitsbereich am Biochemisch-Pharmakologischen Centrum der Philipps-Universität.

Video: Die Aufnahme zeigt das Wachstum von Aktinfasern im Zellkern (grün), nachdem die Kettenbildung mittels Licht angeregt wurde. Das Aktin außerhalb des Zellkerns ist rot gefärbt (Video: Dr. Christian Baarlink, AG Grosse; die Aufnahme darf nur im Zusammenhang mit der Berichterstattung über das hier angezeigte wissenschaftliche Projekt verwendet werden)

Weitere Informationen:

Ansprechpartner: Professor Dr. Robert Grosse,
Pharmakologisches Institut und Biochemisch-Pharmakologisches Centrum Marburg
Tel.: 06421 28-65001 (Sekretariat)
E-Mail: robert.grosse@staff.uni-marburg
Homepage: www.bpc-marburg.de/cytoskeletal-signaling-grosse-lab/

HFSP-Homepage: http://www.hfsp.org/awardees/newly-awarded

Pressemitteilungen zur lichtvermittelten Enzyminduktion: http://www.uni-marburg.de/aktuelles/news/2013b/science