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Neue Einblicke: Warum die Zellteilung bei Kälte ins Stocken gerät
Neue Erkenntnisse über einen grundlegenden molekularen Mechanismus in Zellen bringt eine Forschungsarbeit von der Sektion für Medizinische Biochemie (Direktor: Ludger Hengst) am Biozentrum der Medizinischen Universität Innsbruck. Erstautorin Martina Roilo und ihre KollegInnen konnten erstmals detaillierter zeigen, wie Zellteilungen bei Kälte verhindert werden. Die Ergebnisse aus Innsbruck wurde in der wissenschaftlichen Zeitschrift für Molekularbiologie „Nucleic Acids Research“ veröffentlicht.
Milde Unterkühlungen, auch Hypothermie kann einerseits physiologisch in manchen Organen wie z. B. Hoden oder der Haut auftreten, andererseits auch gezielt bei PatientInnen eingesetzt werden, beispielsweise bei Herzoperationen oder Transplantationen. Die leichte Unterkühlung führt zu einer Verringerung des Stoffwechsels von Zellen und zu einer Hemmung der Zellteilung. Auch in einer Zellkultur kann so beispielsweise beobachtet werden, dass Zellen bei 32 Grad deutlich mehr Zeit benötigen, um sich zu teilen. In der aktuellen Innsbrucker Forschungsarbeit werden neue Erkenntnisse darüber veröffentlicht, wie Zellen die erniedrigte Temperatur registrieren und es dann zur Hemmung der Zellteilung kommt. „Wir haben eine neue molekulare Verbindung entdeckt, die Zellteilungen in der Kälte direkt hemmen kann und so zur Anpassung an die niedrige Temperatur beitragen“, erklärt Erstautorin Martina Roilo. Die Biologin absolviert derzeit ihr PhD im MCBO-Programm (Molecular Cell Biology and Oncology) der Medizinischen Universität Innsbruck und forscht in der Gruppe von Ludger Hengst an der Sektion für Medizinische Biochemie am Biozentrum.
Grundlagenforschung mit hoher Praxisrelevanz
Bisher sind nur zwei Proteine bekannt, die unter milden Kältebedingungen in Zellen vermehrt ausgeschüttet werden. Eines dieser Proteine ist das Cold-Inducible RNA-binding Protein (CIRP). „Es war aber nur zum Teil bekannt, wie CIRP das Zellüberleben und die Zellteilung unter Stressbedingungen wie Kälte steuern kann“, erklärt Martina Roilo. CIRP ist auch deshalb ein für die medizinische Wissenschaft so interessantes Protein, weil es nicht nur bei Kälte, sondern auch bei anderen Stresssituationen für die Zelle, wie Sauerstoffmangel, UV-Bestrahlung oder oxidativen Stress vermehrt produziert wird. „Auch unter diesen Stressbedingungen kann CIRP über den von uns beobachteten Weg die Zellteilung aufhalten und so den Zellen helfen, mit den Stresssituationen umzugehen“, sagt Ludger Hengst.
CIRP hemmt die Zellteilung, indem es die Synthese eines Zellzyklus-Inhibitor Proteins stimuliert. Dieser Inhibitor, p27Kip1 kann den zentralen Motor der Zellteilung, Cyclin - abhängige Kinasen (CDK´s) binden und inaktivieren. „Wir haben nun entdeckt, dass CIRP direkt an die p27 mRNA bindet und so die Produktion des p27 Proteins stimulieren kann“, sagt Martina Roilo. „Zudem konnten wir zeigen, dass ein experimentelles Ausschalten von p27 dazu führt, dass die Zellen unter Kältestress ihre Teilungen nicht mehr verlangsamen können.“
Publikation:
Cold-inducible RNA-binding protein (CIRP) induces translation of the cell-cycle inhibitor p27Kip1. (Nucleic Acids Research)
AutorInnen: Roilo M, Kullmann MK, Hengst L.
(B. Hoffmann-Ammann)
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