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Konstanzer Molekularbiologen entschlüsseln bislang unbekannten Mechanismus des Zellzyklus

Eine überraschende Entdeckung im Gebiet der Zellteilung: Entgegen bisheriger Lehrmeinung ist der Enzymkomplex APC nicht nur zuständig für den Abschluss der Zellteilungsphase, der sogenannten M-Phase. Er wird auch benötigt, um die M-Phase überhaupt erst einzuleiten. Konstanzer Molekularbiologen um Prof. Dr. Thomas Mayer und Saurav Malhotra entdeckten einen bislang unbekannten Vorgang des Zellzyklus. Eine besondere Rolle spielt darin – neben APC – das Wechselspiel zweier Enzyme, der Phosphatase PP6c und der Kinase Aurora A. Die Forschungsergebnisse wurden am 11. Januar 2016 in der Onlineausgabe des Forschungsjournals Developmental Cell veröffentlicht.

APC ist ein Enzymkomplex, der für den Abbau anderer Proteine sorgt. Die Abkürzung APC steht für „Anaphase Promoting Complex“ (Anaphase-fördernder Komplex). APC wurde nach seiner Funktion benannt, die Trennung der Chromosomen und somit den Eintritt in die sogenannte Anaphase einzuleiten. Die Funktion des APC ist daher für den Abschluss der M-Phase essentiell. Konstanzer Molekularbiologen entdeckten nun überraschend eine neue Rolle des APC in der Meiose (Zellteilung, bei der die Chromosomenzahl halbiert wird): Anhand einer Studie mit Eizellen des Krallenfrosches konnten sie nachweisen, dass der APC die M-Phase nicht nur abschließt, sondern auch für den Eintritt in die meiotische M-Phase essentiell ist. „Wir konnten es zunächst selbst nicht glauben. Das widerspricht allem, was wir über den APC wissen. Wir mussten sehr viel Überzeugungsarbeit leisten, dass das wirklich stimmt“, erzählt Thomas Mayer, der das Forschungsprojekt leitete.

„Welche Funktion übt der APC für die Einleitung der M-Phase aus? Mit welchem Substrat interagiert der APC und wie ermöglicht dies den Übergang in die M-Phase?“, fragten sich die Konstanzer Biologen. Von da an nahm eine Forschung ihren Lauf, die sich wie eine Detektivgeschichte liest: Die Konstanzer Forscher spürten dem APC nach und deckten Enzym für Enzym eine ganze Kette an molekularen Prozessen auf, die schließlich die M-Phase in Gang setzt. Der APC sorgt zunächst für den Abbau der Phosphatase PP6c – einem Enzym, dessen Abbau für den Eintritt in die M-Phase Voraussetzung ist. Der weitere molekulare Prozess führt über die Enzyme Aurora A sowie CDK1 in Verbindung mit dem Protein Cyclin B schließlich zum Übergang in die M-Phase. Die Funktion des APC bei diesem Prozess war bislang unbekannt; die Forschungsergebnisse schaffen ein neues Verständnis der molekularen Abläufe in der meiotischen Zellteilungsphase.

Originalpublikation:
„The anaphase-promoting complex / cyclosome is essential for entry into meiotic M-phase“. (2016) Developmental Cell, Saurav Malhotra, Palakkad Krishnanunni Vinod Jörg Mansfeld, Olaf Stemmann & Thomas U. Mayer