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Zellteilung: Erbkrankheitsprotein garantiert korrekte Zellteilung

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Ein Protein, dessen Defekt beim Menschen die Erbkrankheit Fanconi-Anämie auslöst, spielt in Pflanzen eine entscheidende Rolle bei der Vermischung mütterlichen und väterlichen Erbguts nach der Befruchtung. Wie ein Team um den Molekularbiologen Holger Puchta vom Karlsruhe Institut of Technology entdeckte, steuert das Protein FANCM die homologe Rekombination des Erbguts bei der Zellteilung. Dabei tauschen Chromosomen Teile ihrer DNA aus. Dieser Vorgang ist der entscheidende Vorteil der geschlechtlichen Vermehrung gegenüber der ungeschlechtlichen. FANCM-ähnliche Proteine finden sich in Pflanzen, Tieren und sogar Archaebakterien, daher vermuten die Forscher, dass dieser Mechanismus zum gemeinsamen Erbe aller sich geschlechtlich vermehrenden Organismen gehört.

Die Fanconi-Anämie ist ein seltener Gendefekt, der dazu führt, dass die Zellen DNA-Schäden durch chemische Bindungen zwischen den Basen des Erbguts nicht mehr reparieren können. Menschen mit FA leiden unter erheblichen gesundheitlichen Problemen mit der Organentwicklung, dem Blutsystem und haben eine stark erhöhte Wahrscheinlichkeit, an Krebs zu erkranken. Die Karlsruher Forscher untersuchten die Funktion von FANCM in der Ackerschmalwand Arabidopsis thaliana. Dabei entdeckten sie zwei bisher unbekannte Funktionen bei der meiotischen Zellteilung, die zu haploiden Keimzellen führt: Einerseits verhindert FANCM, dass nicht zueinander passende Chromosomen Genmaterial untereinander austauschen, was zu schweren Defekten in der Zelle führen würde. Zum anderen steuert das Protein, auf welchem Reaktionsweg die Chromosomen Gene untereinander austauschen. Auf diese Weise steuert FANCM, wie mütterliches und väterliches Erbgut miteinander kombiniert werden.

Neben neuen Erkenntnissen über die molekularen Vorgänge bei der Zellteilung hoffen die Forscher der Arbeitsgruppe auch auf praktische Anwendungen, insbesondere in der Pflanzenzucht, erklärt Alexander Knoll, einer der Autoren der Veröffentlichung: Züchter könnten zum Beispiel verhindern, dass moderne Hochleistungssorten ihre erwünschten Eigenschaften bei der Fortpflanzung wieder verlieren, wenn man Resistenzen in eine Sorte einkreuzt. "Könnte man steuern, wie viel und wo die Rekombination stattfindet, würde man sehr viel Zeit und Arbeit bei der Erzeugung und im Erhalt von Hochleistungssorten sparen."

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  • Quellen
The Plant Cell 10.1105/tpc.112.096644, 2012

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