Für die Unterbrechung der Oozyten-Teilung verantwortlichen Mechanismus entdeckt
Bei Tieren wird der Differenzierungszyklus der Eizellen (weibliche Fortpflanzungszellen) für Monate oder gar Jahre in den Eierstöcken unterbrochen. Die Forscher versuchen seit Jahrzehnten dem Geheimnis dieser Unterbrechung des Zyklus auf die Spur zu kommen, da er ein Schlüsselmechanismus bei der Reproduktion ist. Trotz zahlreicher Studien sind die molekularen Grundlagen für dieses Phänomen jedoch bis heute nicht bekannt.
Ein Team des Labors für Entwicklungsbiologie (CNRS/UPMC) hat nun einen der wichtigsten Faktoren für diese Zyklusunterbrechung entdeckt. Die Forscher konnten in einem Tiermodell die zentrale Rolle des Proteins ARPP19 aufzeigen: In Abhängigkeit von seiner Phosphorylierung blockiert es entweder die Zellteilung oder löst sie aus. Diese Ergebnisse liefern wichtige Informationen über die Eizellenreifung und über die kontrollierte Zellteilung.
Die Unterbrechung des Zellzyklus von Oozyten ist ein Phänomen, das während der gesamten Tierevolution erhalten geblieben und für die Fortpflanzungsfunktion wesentlich ist. Bleibt sie aus, hat das erhebliche Folgen: die Eizelle hat nicht genügend Zeit zu wachsen und bildet dadurch Geschlechtszellen (Gameten) aus, die für die Bildung eines Embryos ungeeignet sind. Die Zelle kann einen Embryo ohne Befruchtung entwickeln (Parthogenese) und dadurch eine anormale oder nicht lebensfähige Nachkommenschaft hervorbringen. Auch wäre das Fortpflanzungspotential des Eierstocks schnell erschöpft.
Seit den 1970er Jahren war bereits bekannt, dass bei Wirbeltieren ein Bereich in der molekularen Kaskade, der diese Zyklusunterbrechung hervorruft, die Proteinkinase A (PKA) war. Unter dem Einfluss des chemischen Botenstoffs cAMP ist die PKA für die Blockade verantwortlich. Sinkt dessen Aktivität als Reaktion auf ein Hormonsignal zum Zeitpunkt der Ovulation, setzt der Differenzierungszyklus wieder ein. Bislang war jedoch das Protein unbekannt, auf welches die PKA reagiert. Versuche an Xenopus[1]-Oozyten haben gezeigt, dass das von der PKA phosporylierte Ziel ein Protein mit der Bezeichnung ARPP19 ist.
Die Forscher zeigten, dass ARPP19 eine zentrale Rolle im Differenzierungszyklus der Eizelle spielt. Wird sie durch die Proteinkinase A phosphoryliert, wird der Zyklus unterbrochen. Als Reaktion auf das Hormonsignal des Eisprungs wird danach eine weitere Proteinkinase – Greatwall – aktiviert, die das Protein ARPP19 wiederum an einer anderen Stelle phosphoryliert. Dadurch kommt es zu einer Umkehr der Wirkung von ARPP19: vom Inhibitor der Zellteilung wird es zu einem wesentlichen Aktivator.
Die Forscher haben somit eine Schlüsselreaktion aufgedeckt, die die Eizellreifung und damit die geschlechtliche Fortpflanzung kontrolliert. Die Entdeckung eines Proteins, das, abhängig vom Zustand seiner Phosphorylierung, die Zellteilung entweder unterbricht oder fördert, ermöglicht ein besseres Verständnis für bestimmte Formen der weiblichen Unfruchtbarkeit und ebnet den Weg für neue Strategien, mit denen sich die unkontrollierte Vermehrung von Krebszellen stoppen lässt.
[1] Xenopus sind Krallenfrösche, die besonders für Untersuchungen zur Reproduktion und Embryologie geeignet sind.
Weitere Informationen:
– CNRS Forscher, Olivier Haccard– Tel.: 01 44 27 34 65 – Mail: olivier.haccard@upmc.fr
Quelle: Pressemitteilung des CNRS – 18.02.2013– http://www2.cnrs.fr/presse/communique/3437.htm
Redakteur: Louis THIEBAULT, louis.thiebault@diplomatie.gouv.fr