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News: Autonomer Golgi-Apparat

Wie entsteht eigentlich bei der Zellteilung ein neuer Golgi-Apparat? Bislang gab es zwei Hypothesen hierzu. Welche davon stimmt, verraten nun neue fluoreszenzmikroskopische Videoaufnahmen.
Um sich einen Golgi-Apparat besser vorstellen zu können, beschreiben ihn die Autoren der meisten Biologiebücher als aufeinander gestapelte Geldröllchen, was den abgeflachten Membransäckchen recht nahe kommt. Als wahre Logistikexperten sind ihre Aufgaben unglaublich vielfältig. So fertigen sie nicht nur Zellprodukte an, sondern lagern, sortieren und versenden diese letztendlich auch an ihren jeweiligen Bestimmungsort.

Doch wie garantiert die sich teilende Zelle, dass keine ihrer Tochterzellen auf die wertvollen Membranstapel verzichten muss? Zu dieser Frage gab es bislang zwei gängige Hypothesen. Während die eine von einer Neuproduktion eines Golgi-Apparats aus dem endoplasmatischen Reticulum ausging, schlug die zweite Theorie eine autonome Verdopplung aus dem bereits existierenden Golgi-Apparat vor. Doch welche Theorie stimmt nun?

Laurence Pelletier von der Yale University und seine Kollegen haben nun den Vorgang auf Film gebannt und können damit die Frage eindeutig beantworten: Der Golgi-Apparat teilt sich von ganz allein und kommt ohne Hilfe von außen aus.

Den Organellen bei ihrer Vermehrung über die Schulter zu schauen, war aufgrund ihrer hohen Stückzahl in den meisten Zellen wesentlich schwieriger als anzunehmen. Wirbeltierzellen etwa besitzen durchschnittlich 100 bis 250 Golgi-Apparate, die sich alle in der Nähe des Zellkerns tummeln. Sogar Pilzzellen, die insgesamt deutlich kleiner sind, weisen noch fünf bis 20 Membranstapel in jeder Zelle auf. Zu viele, um ein einzelnes genau bei seinem Verdopplungsprozess zu beobachten. Ein Ausweg aus dem Dilemma bieten Protozoen, die oft mit einem einzigen Golgi-Apparat auskommen müssen, so auch der Parasit Toxoplasma gondii, den sich Pelletier daraufhin als Versuchsobjekt aussuchte.

Dieser eine Membranstapel konnte nun auf Schritt und Tritt verfolgt werden und enthüllte dabei das Verdopplungsgeheimnis. Aufnahmen mit dem Elektronenmikroskop zeigten, dass der Golgi-Apparat im Laufe der Zellteilung zuerst seitlich anbaut und sich anschließend in der Mitte spaltet. Aber damit nicht genug. Um den ganzen Vorgang auch live verfolgen zu können, beobachteten die Forscher die autonome Vermehrung mit der Videokamera und färbten hierzu bestimmte Golgiproteine farbig an. Die leuchtenden Fluoreszenzbilder bestätigten die Selbstteilung.

Neben der aufgeklärten Vermehrung stießen die Zellbiologen auf ein für sie völlig unerwartetes Ereignis. Die Zellorganelle teilte sich nicht einmal, sondern zweimal, nachdem sie seitlich an Größe zugelegt hatte. Als Resultat blieben vier Golgi-Apparate übrig, von denen jeweils zwei auf jede Tochterzellen verteilt wurden. Dort verschmolzen die beiden Golgistrukturen wieder zu einer einzigen. Die Forscher denken nun an eine ungeahnte Ähnlichkeit mit anderen essentiellen Zellbestandteilen, den Centromeren und den Centriolen, die auch paarweise auf die Töchter vererbt werden.

Ist der Golgi-Apparat möglicherweise ebenfalls eine gepaarte Struktur? Und wenn ja, hat jeder Teil des Paares vielleicht eine unterschiedliche Aufgabe? Interessante Fragen, auf die es hoffentlich bald Antworten geben wird.

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