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Neue Einblicke in den zentralen Prozess der Zellteilung
ForscherInnen um die Molekularbiologin ao.Univ.-Prof.in Dr.in Alexandra Lusser von der Sektion für Molekularbiologie (Direktor Univ.-Prof. Dr. Peter Loidl) geben in einer kürzlich im Journal Nucleic Acids Research veröffentlichten Arbeit interessante neue Einblicke in die Aufbaumechanismen des Zentromers, einem essentiellen Bestandteil für die Zellteilung bzw. die Funktion von Chromosomen. Das Team identifizierte mit der Histonacetyltransferase Hat1 einen bislang unbekannten Player im Zusammenbau des Zentromers.
Zentromere sind spezifische Abschnitte an den Chromosomen, und obwohl sie essentielle Funktionen sowohl während der mitotischen als auch während der meiotischen Zellteilung besitzen, sind die molekularen Mechanismen, die zum Aufbau des zentromerischen Chromatins führen noch nicht ausreichend verstanden. Durch die Zentromere wird die exakte Aufteilung der Chromosomensätze auf die Tochterzellen gewährleistet. „Obwohl fundamental wichtig für die Zellteilung in allen eukaryontischen Lebewesen, ist der Beladungsprozess des Zentromers kein konservierter Vorgang. Wir haben diesen Prozess, an dem mehrere Proteinkomplexe beteiligt sind, nun in Drosophila, einem von uns häufig eingesetzten und gut übertragbaren Modell, untersucht“, erzählt die Molekularbiologin Alexandra Lusser. Bislang kannte man nur einige wenige Moleküle, die als Chaperone des Zentromer-spezifischen Histons CENP-A und seines Dimerisierungspartners H4 fungieren und damit eine unterstützende Rolle beim Einbau dieser Proteine spielen.
Hat1 als weiterer Player identifiziert
In der Forschungsarbeit aus dem Team um Alexandra Lusser, allen voran Mark Boltengagen, der zur Zeit an der Humboldtuniversität zu Berlin forscht, konnte nun eine weitere wichtige Komponente des CENP-A/H4 Beladungsprozesses entlarvt werden. „Es handelt sich um die Histonacetyltransferase Hat1. „Ein Enzym“, so Erstautor Boltengagen, „das zwar sehr wohl mit der Beladung der kanonischen Histone H3 und H4 in anderen Bereichen des Chromatins assoziiert war, nicht aber mit der Beladung der Histonvariante CENP-A am Zentromer.“ In Drosophila zeigen die ForscherInnen, dass CENP-A mit Hat1, einem hochkonservierten Protein, einen Komplex bildet und dieses für den Transport und die Beladung beansprucht.
Weil der Aufbau des Zentromers auch in Krebszellen eine kritische Rolle spielt, ist ein besseres Verständnis dieses zentralen Vorgangs der Zellteilung besonders wichtig. „In vielen Krebszellen können z. B. zusätzlich Zentromere auf den Chromosomen entstehen, was oft dazu führt, dass solche Chromosomen bei der Zellteilung zerrissen und mit anderen Chromosomen fusioniert werden. Es liegt durchaus nahe, dass mit jedem neu definierten Puzzleteil dieses Aufbauprozesses ein therapeutisches Target gefunden wird“, erklärt Alexandra Lusser.
Die Ende des vergangenen Jahres im renommierten Journal Nucleic Acids Research veröffentlichte Arbeit entstand in enger Kooperation mit KollegInnen aus der Sektion für Klinische Biochemie. In künftigen Untersuchungen wollen die ForscherInnen versuchen zu veranschaulichen, wie dieser CENP-A/Hat1-Komplex biochemisch und strukturell aussieht.
(D. Heidegger)
Links:
A novel role for the histone acetyltransferase Hat1 in the CENP-A/CID assembly pathway in Drosophila melanogaster. Boltengagen M, Huang A, Boltengagen A, Trixl L, Lindner H, Kremser L, Offterdinger M, Lusser A. Nucleic Acids Res. 2015 Nov 19. pii: gkv1235. [Epub ahead of print].
http://dx.doi.org/10.1093/nar/gkv1235
Sektion für Molekularbiologie
Arbeitsgruppe Chromatin- and Epigenetics
http://mol-biol.i-med.ac.at/wg/chromatin_lab.html
Sektion für Klinische Biochemie
https://www.i-med.ac.at/imcbc/clinbiochemfolder/clinbiochem.html
Core Facility Biooptics
https://www.i-med.ac.at/neurobiochemistry/neurobiochemistry/Biooptics/Main.html
Biozentrum Innsbruck
http://biocenter.i-med.ac.at/