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Keimzellentwicklung: Zuerst schuf die Natur die Frau...

Auch für die Stammzellen der Geschlechtszellen kommt irgendwann der Moment der Entscheidung und des Erwachsenwerdens. Nur - wer sagt ihnen, wo es hingeht? Wie finden sie heraus, ob sie zu Eizellen oder zu Spermien werden sollen?
Männlicher Urogenitaltrakt im EmbryonalstadiumLaden...
Keine Keimzellen mit einfachem Chromosomensatz – kein Nachwuchs. So einfach lautet ein Grundsatz der sexuellen Vermehrung. Also sorgt Mutter Natur gewissenhaft dafür, dass Mama und Papa über ausreichend Ausgangsstoff für reichen Kindersegen verfügen und stattet beide mit einem großzügigen Vorrat an haploiden Geschlechtszellen aus – und das schon frühzeitig. Als erstes bedenkt sie die Damen mit Eizellen: So halbieren Mäuseweibchen die Chromosomenzahl ihrer Geschlechtszellen per Reduktionsteilung (Meiose) bereits im Embryonalstadium, lange bevor sie das Licht der Welt erblicken. Mäusemänner müssen sich etwas länger gedulden, bis sie ihre Spermien bekommen: Sie schreiten erst nach der Geburt zur Meiose.

Entscheidend für das Schicksal der Keim-Stammzellen ist also der Zeitpunkt, zu dem sie ihren doppelten Chromosomensatz reduzieren: Bilden sich die Geschlechtszellen bereits vor der Geburt, werden aus den Stammzellen Eizellen, findet die Meiose erst später statt, entstehen Spermien. Doch woher kommt das Startsignal, mit der Reduktionsteilung zu beginnen?

Um diese Frage zu beantworten, verfolgten Josephine Bowles von der Universität Queensland in Brisbane und ihre Kollegen, welche Gene im Laufe der Gonadenentwicklung von Mäusen aktiv werden. Dabei stießen sie auf das Gen Cyp26b1, das zwar zu Anfang der Embryonalentwicklung bei beiden Geschlechtern exprimiert wird, aber bei Weibchen genau zu dem Zeitpunkt seine Arbeit einstellt, zu dem die Geschlechtszellen gebildet werden. Bei Männchen hingegen bleibt es weiterhin angeschaltet.

Wozu ist Cyp26b1 eigentlich gut? Es produziert ein Protein, das Retinsäure abbaut – Retinsäure wiederum reguliert die Entwicklung zahlreicher Organsysteme. Sollte also die Retinsäure den Stammzellen das Signal geben, mit der Meiose zu beginnen und sich in Geschlechtszellen weiter zu entwickeln? Und Cyp26b1 die Bremse, die das Startsignal ausschaltet und so zukünftige Spermien davor bewahrt, sich versehentlich wie Eizellen aufzuführen und sich schon frühzeitig zu differenzieren?

Tatsächlich fanden die Wissenschaftler in sich entwickelnden Mäusehoden fast gar keine Retinsäure, in den Eierstöcken der Nager hingegen war sie nachweisbar. Um zu überprüfen, ob die Retinsäure auch wirklich bei der Entwicklung der Keimzellen mitmischt, blockierten die Forscher die Rezeptoren für Retinsäure an Eierstockzellen. Prompt verzichteten die weiblichen Keimzellen auf ihre Reduktionsteilung.

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Keimzellentwicklung | Männlicher Urogenitaltrakt im Embryonalstadium, links von einer normalen Maus, rechts von einem Tier ohne Cyp26b1: Nur das Männchen ohne Cyp26b1 beginnt mit der Reduktionsteilung.
Nun wollten die Wissenschaftler wissen, ob auch Cyp26b1 regulierend in das Geschehen eingreift und untersuchten Mäuse, denen das Gen fehlte. Bei diesen Tieren starteten die Keimzellen ihre Meiose verfrüht – bei Männlein wie bei Weiblein.

Demnach haben die Wissenschaftler mit der Retinsäure das Startsignal gefunden, das bei Mäusen die Geschlechtszellentwicklung in Gang setzt. Cyp26b1 wirkt der Retinsäure regulierend entgegen: Es sorgt bei beiden Geschlechtern dafür, dass das Startsignal jeweils zum richtigen Zeitpunkt aktiv wird – erst bei den Weibchen und später dann auch bei den Männchen.
04.04.2006

Dieser Artikel ist enthalten in Spektrum - Die Woche, 04.04.2006

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