Zellbiologie

Spermium und Ei sind Teamplayer

Ei- und Samenzelle sind bei der Befruchtung aufeinander angewiesen. Eine Forschergruppe aus Heidelberg zeigt nun ein neues Detail dieser Teamarbeit.

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Zur Trennung von Chromosomen (grau) assemblieren menschliche Zellen eine bipolare Mikrotubuli-Struktur, bekannt als "Mitose-Spindel" (rot). Ein bisher wenig charakterisiertes Protein, SSX2IP (gelb an den Polen der Spindel), erhöht die Aktivität von Mikrotubuli-Organsationszentren (Centrosomen, nicht angefärbt) für die Spindelassemblierung ("Centrosomen-Maturation").

Zur Trennung von Chromosomen (grau) assemblieren menschliche Zellen eine bipolare Mikrotubuli-Struktur, bekannt als "Mitose-Spindel" (rot). Ein bisher wenig charakterisiertes Protein, SSX2IP (gelb an den Polen der Spindel), erhöht die Aktivität von Mikrotubuli-Organsationszentren (Centrosomen, nicht angefärbt) für die Spindelassemblierung ("Centrosomen-Maturation").

© Gruß

HEIDELBERG. Auch wenn Eizelle und Samenzelle jeweils die Hälfte der DNA mitbringen, sind sie ansonsten völlig verschieden ausgerüstet. Während die Eizelle den Großteil der Ausstattung der befruchteten Eizelle übernimmt, hat das Spermium nur Handgepäck dabei.

Eines der wichtigsten Gepäckstücke neben der DNA ist die Zentriol-Region der Spermien, die in der befruchteten Eizelle für die erste Zellteilung wichtig ist. Denn: Die Eizelle verliert während der Reifung ihre Zentriolen.

Doch auch die kleine Mitgift der väterlichen Zellen ist nichts wert, wenn sie nicht durch ein Signalprotein der Mutterzelle aktiviert wird.

Das haben Zellbiologen um Dr. Oliver Gruß vom Zentrum für Molekulare Biologie der Universität Heidelberg (ZMBH) herausgefunden. Die Arbeit wird im Newsletter "laborwelt.de" der Universität dargestellt.

Schon vor einigen Jahren hatten Gruß und seine Mitarbeiter damit begonnen, mit Massenspektroskopie nach Proteinen zu suchen, die bei der Reifung neuer Eizellen - der Meiose - neu synthetisiert werden. Dabei identifizierten sie das sogenannte Synovial Sarcoma X Breakpoint Protein (SSX2IP).

"Wir wussten die Funktion von SSX2IP zunächst nicht zu deuten", wird Felix Bärenz aus der Forschergruppe zitiert. Es wird zwar während der Meiose gebildet, doch macht sich ein Fehlen des Proteins beim Prozess der Reifeteilung nicht bemerkbar.

Erst später fanden die Wissenschaftler heraus, dass SSX2IP die väterliche Zentriol-Region aktiviert.

Arbeit mit Krallenfröschen und Reiskärpflingen

Die Heidelberger arbeiteten mit Afrikanischen Krallenfröschen. Doch der entdeckte Prozess scheint bei Wirbeltieren universal gültig zu sein. "Eine ähnliche Rolle von SSX2IP konnten wir auch bei Zellen des Japanischen Reiskärpflings und in humanen Zellen in Zellkultur nachweisen", erläutert Gruß (J Cell Biol 2013; 202: 81).

Danach traten ohne das menschliche SSX2IP-Protein nachweisbar Defekte bei der Funktion der Teilungsapparate auf. Die Zentriolen des Spermiums sind paarig angeordnet. Das distale Zentriol fungiert als Basis für die Schubgeißel und wird auch Basalkörper genannt.

Im Embryo bauen die Zentriolen anschließend die Teilungsapparate - die mitotischen Spindeln (im Bild rot markiert) - auf, ohne deren präzise Funktion keine klare Trennung der Chromosomen (grau) und damit keine erfolgreiche Embryo-Entwicklung möglich wäre. (eb)

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