Dresdner Wissenschaftler identifizieren Signal-Eiweiß, das chromosomale Fehlbildungen verhindert

Die Wissenschaftler identifizierten mit diesem Eiweiß erstmals ein Protein bei Säugern, das offensichtlich ausschließlich die Funktion besitzt, während der Reifeteilung (Meiose) die zwischenzeitliche paarweise Anordnung der Chromosomen und deren Verbindung untereinander zu überwachen. So werden chromosomale Fehlbildungen vermieden.

Der von der Deutschen Forschungsgemeinschaft DFG geförderte Heisenberg-Stipendiat Dr. Attila Tóth vom Institut für Physiologische Chemie der Medizinischen Fakultät Carl Gustav Carus ermittelte in Kooperation mit Forschern aus Großbritannien und Ungarn im Mausmodell die Funktion des Proteins HORMAD2. Die Wissenschaftler identifizierten mit diesem Eiweiß erstmals ein Protein bei Säugern, das offensichtlich ausschließlich die Funktion besitzt, während der Reifeteilung (Meiose) die zwischenzeitliche paarweise Anordnung der Chromosomen und deren Verbindung untereinander zu überwachen. So werden chromosomale Fehlbildungen vermieden. Die Forschungsergebnisse werden in der Mai-Ausgabe des in den USA aufgelegten Top-Journals „Genes & Development“ publiziert.

Damit im menschlichen Körper Keimzellen, also Eizellen oder Spermien, entstehen, muss mittels der Reifeteilung (Meiose) die Zahl der Chromosomen halbiert werden. Dazu müssen sich aber im Vorfeld die in den Körperzellen vorhandenen Chromosomenpaare, von denen jeweils eines von Mutter und Vater stammt, miteinander verbinden. Dabei werden auch Teile der Chromosomen ausgetauscht, wodurch die genetische Vielfalt gefördert wird. Die Zellteilung darf erst fortgesetzt werden, wenn sich alle Chromosomenpaare gefunden und vollständig verbunden haben, um die beschriebene Rekombination zu ermöglichen. Kommt es bei diesem Vorgang zu Fehlern, können chromosomale Fehlbildungen die Folge sein, die oft zu einem Absterben der Zelle führen oder Ursache für Erkrankungen wie dem Down Syndrom bei den gezeugten Nachkommen sind.

Doch wie weiß die Zelle, dass sich alle Chromosomenpaare gefunden und vollständig verbunden haben? Hier haben die Forscher um Dr. Attila Tóth das Signal-Protein HORMAD2 ermittelt, dass wie ein Detektor wirkt und solange entlang der Chromosomen abgegeben wird, wie sie nicht komplett mit ihrem jeweiligen Pendant verbunden sind. Das Protein hat scheinbar ausschließlich diese Signalfunktion und ist damit das erste ermittelte Eiweiß dieser Art bei Säugern. Es sichert damit die Qualität der Keimbahn bei Säugetieren. Die Forschung zu HORMAD2 erlaubt ein besseres Verständnis der Probleme bei der menschlichen Fruchtbarkeit und der Entstehung von Chromosomen-Anomalien.

Publikation
Meiotic DNA double strand breaks and chromosome asynapsis in mouse are monitored by distinct HORMAD2-independent and –dependent mechanisms
Authors: Lukasz Wojtasz, Jeffrey Cloutier, Marek Baumann, Katrin Daniel, János Varga, Jun Fu, Konstantinos Anastassiadis, A. Francis Stewart, Attila Reményi, James Turner and Attila Tóth, in: Genes & Development, May 1, 2012; 26 (9)

Kontakt
Technische Universität Dresden
Medizinische Fakultät Carl Gustav Carus
Institut für Physiologische Chemie
Dr. Attila Tóth
Tel.: 0351 458 6467
E-Mail: attila.toth@mailbox.tu-dresden.de