Sakaue-Sawano et al.1 berichten in der aktuellen Ausgabe von Cell über eine Methode, die die direkte Beobachtung des gesamten Zellzyklus in lebenden Zellen erlaubt. Der Zellzyklus beschreibt die Teilung einer Zelle und kann in verschiedene Phasen eingeteilt werden. Dabei war es bisher unter dem Mikrospop nur möglich, die Mitose-Phase (und den Übergang zur G1-Phase , also dieTeilung an sich) lebender Zellen zu erkennen. In diesem Stadium sind die Chromosomen im Zellkern kondensiert und lassen sich leicht voneinander unterscheiden. Ausserhalb der Mitose liegt die DNA, das Chromatin, unkondensiert vor und wird mikroskopisch als recht homogene Masse wahrgenommen.
Bisher war die Proliferation in der Interphase (G1, S und G2) demnach nur durch den Nachweis bestimmter Schlüsselmoleküle erforschbar, also letztendlich durch die Beobachtung bestimmter Banden nach einer Gelelektrophorese oder durch immunhistochemische Verfahren, für die die Zellen fixiert werden müssen. Diese Schlüsselmoleküle, unter anderen der Replikationsregulator Cdt1 und sein Inhibitor Geminin, werden in fester Abfolge exprimiert und sind jeweils am Auslösen des Übergangs in die nächste Phase des Zellzyklus beteiligt.
Nach dem Übergang werden die nicht mehr benötigten Proteine dann ubiquitinyliert und enzymatisch abgebaut. Verantwortlich dafür sind unter anderem die Enzymkomplexe SCFskp2 und APCCdh1, deren Auftreten durch Zellzyklus-abhängige Expression und gegenseitige negative Rückkopplung die späte M- und G1-, bzw. S- und G2-Phasen markieren kann. Um Cdt1 und Geminin als Marker für den Zellzyklus einsetzen zu können, wurden deren Gene mit Genen fluoreszierender Proteine (mKO2 und mAG) verbunden und ins Genom eukaryontischer Zellen eingebracht. Die so hergestellten Zellen fluoreszieren während der späten M- und der G1-Phase rot, während des Übergangs in die S-Phase gelb (beide Farbstoffe liegen vor) und in der späten S-, G2- und frühen M-Phase grün.
Leider sollte ich wohl aus Urheberrechtlichen Gründen keine Figures abbilden, aber der Blick in die Originalarbeit lohnt sich alleine schon wegen der so ermöglichten Aufnahmen von entstehenden Nervengeweben transgener Mäuse.
Diese Methode wird sicherlich einen enormen Fortschritt in der Erforschung verschiedener Bereiche, in der die Zellteilung eine Rolle spielt, wie Krebsentstehung, Alterung oder die Embryonalentwicklung ermöglichen. Ich bin gespannt, was aus diesem viel versprechenden Ansatz in den nächsten Jahren gemacht wird.
Alles klar geworden? Da dies mein erster Bericht über aktuelle Forschungsinhalte ist, ist er sicher noch nicht perfekt. Ich habe versucht, eine Balance zu finden zwischen einer Zusammenfassung für Wissenschaftler der life sciences (die für die Details und die Methoden in die Originalarbeit schauen müssen) und einer verständlichen Erklärung der wichtigsten Aussagen für interessierte Laien. Feedback, ob mir dies gelungen ist, bzw. was ich anders machen sollte, ist auf jeden Fall sehr willkommen!
- Sakaue-Sawano A et al. (2008). Visualizing Spatiotemporal Dynamics of Multicellular Cell-Cycle Progression. Cell (132) 487-498.
- Die Überschrift und die eine oder andere Aussage des Textes sind durch den im gleichen Heft erschienen Kurzreview “The Cell Cycle: Now Live and in Color” inspiriert.