Ein Forschungsteam hat eine optische Pinzette entwickelt, mithilfe derer man die Zellteilung im Detail beobachten kann. Dabei fiel auf, dass die Zelle während der Teilung ihre Konsistenz ändert.
Die mechanischen Eigenschaften des Zellinneren beeinflussen die Prozesse während der Zellteilung. Sie entscheiden mit, wie Zellbestandteile verteilt werden und wie das genetische Material aufgeteilt wird. Da das Innere einer lebenden Zelle empfindlich ist und bei Untersuchungen leicht beschädigt werden kann, war bisher wenig darüber bekannt, was genau im Inneren der Zelle während dieses Prozesses passiert.
Forscher der Uni Göttingen entwickelten daher eine optische Pinzette, mit der sie buchstäblich in eine Zelle hineinfühlen können, ohne sie zu tatsächlich zu berühren oder zu verletzen. Das Werkzeug besteht aus hochfokussierten Infrarotlasern, die intrazelluläre Partikel einfangen und in Schwingung versetzen können. Auf diese Weise können detaillierte mikroskopische Messungen in Echtzeit durchgeführt werden.
Prof. Timo Betz der Universität Göttingen erklärt: „Mit der optischen Pinzette können wir die Mechanik der Zelle auf ähnliche Weise untersuchen, wie wir die Weichheit einer Tomate auf dem Markt testen, indem wir sie einfach zusammendrücken und fühlen, wie sehr sie zerdrückt wird.“
Auf diese Weise konnte das Team die Eigenschaften im Inneren der Zelle während der gesamten Zellteilung überwachen. Zu diesem Zeitpunkt wird in Stoffwechselprozessen chemische Energie in mechanische Energie umgesetzt, um Komponenten innerhalb der Zelle zu transportieren. So konnte das Team nicht nur mechanische Eigenschaften wie die Festigkeit untersuchen, sondern auch messen, wie viel Energie die Zelle auf diese Komponenten ausübt.
Die Wissenschaftler zeigen, dass biologische Zellen während der Zellteilung in ihrem Inneren weicher und flüssiger werden und die Aktivität innerhalb der Zelle abnimmt, während die Hülle steifer und runder wird. Diese Entwicklung im Inneren kann dazu beitragen, dass sich die Organellen präzise und gerecht auf die beiden entstehenden Tochterzellen aufteilen.
„Für den Organismus ist es entscheidend, dass bei der Zellteilung alles nach Plan läuft. Diesen Prozess zu verstehen, ist wichtig, denn schon geringe Abweichungen können zum Zelltod oder zu Mutationen führen, die die Bildung von Krebszellen begünstigen – was die Gesundheit und Fortpflanzungsfähigkeit des Organismus beeinträchtigt“, so Betz weiter. „Wir vermuten, dass die versteifte Zelloberfläche das geschwächte Zellinnere schützt. Möglicherweise sorgt das weicher gewordene Innere auch dafür, dass der Transportprozess von DNS und Organellen bei der Trennung der beiden Tochterzellen erheblich erleichtert wird.“
Dieser Text basiert auf einer Pressemitteilung der Georg-August-Universität Göttingen. Hier findet ihr die Originalpublikation.
Bildquelle: Jasmin Egger, unplash.
