Wie Zellkerne Augen und Gehirn organisieren

Im Inneren jeder Zelle übernehmen bestimmte Strukturen, so genannte Organellen, Schlüsselfunktionen. Wie diese Organellen jedoch zur Bildung von Geweben und Organen beitragen, war bisher unbekannt. Die bahnbrechenden Forschungsergebnisse der Campàs-Gruppe am Exzellenzcluster Physics of Life (PoL) der TU Dresden weisen dem Zellkern eine neue Bedeutung für die Gewebeorganisation zu, die weit über seine bisher bekannte Rolle bei der genetischen Regulierung hinausgeht: Der Zellkern steuert die Festigkeit von Augen- und Hirngewebe sowie die Anordnung der Zellen innerhalb des Gewebes.

Prof. Otger Campàs, Inhaber der Professur für Gewebedynamik und geschäftsführender Direktor des Exzellenzclusters Physik des Lebens (PoL) der TU Dresden, war besonders fasziniert von der Frage, welche Rolle die physikalischen Eigenschaften des Zellkerns bei der Gewebebildung spielen könnten. Aufbauend auf seiner vorherigen Forschungstätigkeit an der University of California, Santa Barbara, beschloss Campàs, die Rolle der Zellkerne bei der Bildung des Auges und des Gehirns von Wirbeltieren zu untersuchen: „Wir haben die Festigkeit des Gewebes in der Netzhaut von Zebrafischen gemessen und festgestellt, dass sie von der Packungsdichte der Zellkerne abhängt. Dieser Zusammenhang kam völlig unerwartet, denn man ging davon aus, dass die Gewebemechanik von den Interaktionen an der Zelloberfläche abhängt, nicht von den Organellen im Inneren der Zellen.“

Mit diesen Messungen konnten die Autorinnen und Autoren nachweisen, dass sich die Größe von Zelle und Zellkern während der wichtigsten Entwicklungsstadien verändert und die Zellkerne dabei durch ihre Nachbarn an ihrem Platz „eingeklemmt“ werden. Während dieser Transformation schieben sich die Zellkerne wie Kaffeebohnen in einem Glas zusammen. Diese Organisation könnte für das Funktionieren des Auges wichtig sein. Denn im menschlichen Auge ist die Anordnung der Zellen sehr strukturiert und oft kristallin – eine Notwendigkeit für die Verarbeitung visueller Signale.

Quelle: Technische Universität Dresden