Zellulärer Sauerstoffsensor steuert auch die Genauigkeit der Zellteilung
Zellen messen kontinuierlich, wie viel Sauerstoff ihnen zur Verfügung steht. Das spielt offenbar nicht nur bei Sauerstoffmangel eine Rolle, sondern auch bei einem weit alltäglicheren Vorgang: der Zellteilung. Eine neue Studie legt diese Verbindung offen.
Enzyme, die Sauerstoff messen – sogenannte Prolylhydroxylasen (PHDs) – sind vor allem dafür bekannt, die zelluläre Reaktion auf niedrigen Sauerstoffgehalt zu regulieren. Doch die Studie in eLife zeigt, dass ein spezifisches Enzym dieser Familie, PHD1, auch an einer geordneten Zellteilung beteiligt ist. PHD1 verändert ein Protein namens RepoMan, das die Koordination des Teilungsprozesses unterstützt. Durch eine kleine chemische Modifikation – die Hydroxylierung des Prolins an Position 604 – beeinflusst PHD1, wie präzise die Zellteilung abläuft.
Fehlt diese Modifikation, ordnen sich Chromosomen nicht mehr korrekt an, und Zellen machen beim Verteilen ihres Erbguts häufiger Fehler. Die Sterblichkeitsrate der Zellen steigt. So technisch das klingt: Es geht dabei um einen grundlegenden Qualitätskontrollmechanismus in jeder sich teilenden Körperzelle.
Was das für das Altern bedeutet
Fehler bei der Zellteilung häufen sich im Laufe des Lebens an. Zellen, denen die korrekte Verteilung der Chromosomen misslingt, werden zu einer Quelle genetischer Instabilität. Diese Instabilität steht in Zusammenhang mit Alterungsprozessen und Erkrankungen wie Krebs. Die Entdeckung, dass PHD1 über die Hydroxylierung – also die Anlagerung eines Sauerstoffatoms an eine Aminosäure – die Genauigkeit der Zellteilung beeinflusst, eröffnet eine neue Perspektive darauf, wie die zelluläre Sauerstoffmessung die langfristige Gesundheit mitbestimmen könnte.
Die Studie legt zudem eine Verbindung zum Phosphorylierungsmuster des Histons H3 offen, einem Protein, das die DNA verpackt. Das präzise An- und Abkoppeln chemischer Gruppen an diesem Protein ist für eine fehlerfreie Chromosomentrennung unerlässlich. PHD1 scheint diesen Prozess über das RepoMan-Protein mitzusteuern.
Grundlagenforschung mit Aussagekraft
Es handelt sich um zellbiologische Grundlagenforschung. Direkte klinische Anwendungen gibt es noch nicht. Dennoch ist die Erkenntnis, dass ein zellulärer Sauerstoffsensor auch die Qualität der Zellteilung mitbestimmt, potenziell bedeutsam für alle, die über langfristige zelluläre Gesundheit nachdenken. Die Forschenden gehen davon aus, dass PHD1 ein breiteres Netzwerk zellulärer Prozesse koordiniert, als bislang angenommen.
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