Zellkerne

Mechanismus entdeckt, der Zellkerne zum Wachsen bringt

Fasern des Strukturproteins Aktin stabilisieren die äußere Zellform und transportieren Stoffe innerhalb einer Zelle. Die Mechanismen, die das Wachstum des Zellkerns nach der Teilung beeinflussen, waren Gegenstand der Untersuchungen. Zellkerne müssen nach der Teilung wachsen, um die genetische Information im Chromatin – dem genetischen Grundmaterial – neu zu organisieren, zu entpacken und somit zu verarbeiten sowie abzulesen. Mit ihrer Arbeit zeigen die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler um den Freiburger Mediziner Prof. Dr. Robert Grosse am Institut für Pharmakologie und Toxikologie, dass gebündelte Aktinfasern – normalerweise für die Kraftausübung verantwortlich – im Kerninneren wirken, um den Zellkern auszudehnen. Mithilfe eines Video-Mikroskops haben die Forschenden an lebenden Zellen gemessen, wie sich Zellkerne unmittelbar nach der Teilung vergrößern. Um die Aktinfasern und Skelettstrukturen im Zellkern zu betrachten, haben sie zudem ein hochauflösendes Super-Resolution-Mikroskop verwendet. Dies wurde von der Gruppe um Dr. Ulrike Endesfelder vom Max-Planck-Institut für terrestrische Mikrobiologie in Marburg beigesteuert. In Zukunft wollen Grosse und sein Team klären, ob mechanische Kräfte im Inneren des Zellkerns wirken, um diesen neu zu organisieren und die genetische Information zu ordnen. Ein solcher Prozess könnte beispielsweise bei Tumorzellen gestört oder verändert sein oder bei Stammzellen eine Rolle spielen. Bild: Zwei Zellkerne nach der Teilung: Oben werden mit Hilfe des Proteins Alpha-Actinin 4 (ACTN4) im Kern Aktinfasern gebündelt. Unten ist ACTN4 gehemmt oder es fehlt gänzlich. Abbildung: Robert Grosse/Ulrike Endesfelder.

DOI: 10.15252/embr.202050758

Termine

  • 07.12.2020 - 09.12.2020

    4th International Conference on Global Food Security
    Konferenz wird virtuell durchgeführt

  • 11.12.2020 - 15.12.2020

    11th World Biomaterials Congress
    Konferenz wird virtuell durchgeführt

  • 24.12.2020 - 25.12.2020

    International Conference on Computational Cell Biology
    Konferenz wird virtuell durchgeführt

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Während in der klassischen Mikroskopie die Zellen fixiert werden müssen, was Zerstörungen und Artefakte mit sich bringt, können mit Fluoreszenz-basierten Mikroskopiemethoden, z. B. der laser scanning-Mikroskopie, lebende Zellen viel realistischer beobachtet werden. Dabei wird der Erkenntnisgewinn enorm erweitert, da nicht nur eine exakte Lokalisation von spezifischen Proteinen oder Nukleinsäuren in der Zelle bestimmt werden kann, sondern auch deren Bewegungen und Interaktionen in einer intakten, lebenden Zelle. Durch die resolution Evolution, bei der die Auflösungsgrenze drastisch nach unten verschoben wurde, z. B. mit der stochastic optical reconstruction microscopy (dSTORM), können sogar einzelne Moleküle in lebenden Zellen erfasst werden. Jan Schlegel und Markus Sauer zeigen in ihrem Beitrag, wie man mit der 3D-Gitter-Lichtblatt-dStorm-Technologie die Verteilung des Adhäsionsrezeptors CD56 in der Plasmamembran visualisieren kann. Anne Schlaitz wendet die konfokale laser scanning-Methode an, um in lebenden Zellen die Dynamik des ERs während der Mitose zu erforschen. Tobias Becker und Pavel Kielkowski stellen in ihrem Artikel eine Pronukleotid-Sonde für das in situ fluorescence Imaging zur Identifizierung und Beobachtung von AMPylierten Proteinen vor. Hintergrundbild: Sich teilende HeLa-Zellen unter dem Lichtmikroskop. Chromosomen im Zellnukleus (lila), Mikrotubuli im Zellskelett (Tubulin, grün) und Aktin (rot) sind erkennbar. Bild: Kevin Mackenzie, University of Aberdeen, Wellcome Collection, https://wellcomecollection.org/works/vjq5c26rCC unter der Lizenz BY 4.0, https://creativecommons.org/licenses/by/4.0.

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