Forscher der Universität Tsukuba haben die Gametogenese von Sprosshefen, einen Prozess, der Meiose und Sporenbildung umfasst, mithilfe von Live-Imaging-Techniken sorgfältig untersucht. Ihre Ergebnisse zeigen, dass während der Sporulation die Austrittsstellen des endoplasmatischen Retikulums, die die Ausgangspunkte des Sekretionswegs darstellen, umgestaltet werden. Diese Umgestaltung ermöglicht es den Zellen, Proteine und Membranlipide effizient zu transportieren, was die Bildung entstehender Sporenmembranen erleichtert.
Ein Artikel, der ihre Forschung beschreibt, ist veröffentlicht im Journal iWissenschaft.
Bei der sexuellen Fortpflanzung, einer bei zahlreichen Arten weit verbreiteten Fortpflanzungsart, handelt es sich um die Gametogenese, bei der die Nachkommen durch Befruchtung, Konjugation oder Paarung entstehen.
Bei Pflanzen und Tieren differenzieren sich Eier und Spermien aus Keimzellen und bilden Gameten. Bei Sprosshefe werden Sporen jedoch in diploiden Zellen produziert. Während dieses Prozesses bilden sich im Zytosol neu entstehende Membranstrukturen, die die meiotischen haploiden Kerne einkapseln und Sporen produzieren.
Trotz dieses Wissens ist den Forschern der genaue Mechanismus der Bildung dieser entstehenden Membranstrukturen noch nicht klar.
Um Einblicke in diesen Prozess zu gewinnen, verwendeten Forscher der Universität Tsukuba Live-Bildgebungstechniken, um die Meiose und Sporulation bei Sprosshefen genau zu beobachten und die Entwicklung entstehender Membranstrukturen innerhalb der Zellen festzuhalten.
Sie beobachteten, dass die Austrittsstellen des endoplasmatischen Retikulums (ER) und der Golgi-Apparat zwar zahlenmäßig zurückgingen, sich aber während der Sporulation wieder zusammensetzten. Darüber hinaus identifizierten sie Gip1, eine meiosespezifische Untereinheit der Proteinphosphatase Typ 1, als Schlüsselmolekül, das diesen Regulierungsmechanismus beeinflusst.
In Gip1-defizienten Zellen konnte der Sekretionsweg aufgrund von Defekten bei der Regeneration der ER-Austrittsstellen nicht genau lokalisiert werden, was zur Bildung abnormaler Sporenplasmamembranen führte. Dieser Befund lässt darauf schließen, dass Zellen Membranlipide effizient transportieren und neue Zellmembranen produzieren, indem sie während der Sporulation die Membranverkehrswege neu organisieren.
Die Ergebnisse dieser Forschung haben erhebliche Auswirkungen auf die menschliche Gesundheit, da zahlreiche mit der Gametogenese und Befruchtung zusammenhängende Krankheiten auf Anomalien im intrazellulären Membranverkehr zurückzuführen sind.
Diese Erkenntnisse können möglicherweise das derzeitige Verständnis, die Diagnose und die Behandlung der damit verbundenen Krankheitsmechanismen verbessern.
Weitere Informationen:
Yasuyuki Suda et al., Die Neugestaltung des Sekretionsweges ist mit der Neubildung von Membranen in der Gametogenese von Sprosshefen koordiniert. iWissenschaft (2024). DOI: 10.1016/j.isci.2024.110855. www.cell.com/iscience/fulltext … 2589-0042(24)02080-7