Unsere Zellen sind wahre Verpackungskünstler. Sie schaffen es, unser etwa dreieinhalb Meter langes Erbgut in Zellkerne zu verpacken, die im Durchmesser nur einen Hundertstelmillimeter kein sind. Das entspricht dem Versuch, einen 150 Kilometer langen Faden in einem Fußball zu verstauen. Die Frage ist: Wie macht die Zelle das bloß?

Das wussten selbst Molekularbiologen bislang nicht genau. Forscher vom Wiener Forschungsinstitut für Molekulare Pathologie (IMP) scheinen der Antwort jetzt ein Stück näher gekommen zu sein. Im Magazin Nature berichten Jan-Michael Peters und seine Mitarbeiter, dass Chromosomen eine Art Skelett besitzen, das aus dem Eiweiß Cohesin aufgebaut ist. "Unsere Ergebnisse deuten darauf hin, dass Cohesin für die Chromosomen eine ähnliche Funktion hat wie die Knochen für den Bewegungsapparat", sagt Peters.

Cohesin ist schon seit den 1990er Jahren bekannt. Bislang dachte man, dass es nur bei der Zellteilung eine Rolle spielt. Bevor sich die Zelle teilen kann, muss sie die komplette Erbinformation kopieren. Die 46 Chromosomen werden verdoppelt, damit die Tochterzelle einen vollständigen Satz des Erbgutes erhält.

Um zu gewährleisten, dass Zelle und Tochterzelle jeweils vollständige Erbinformationen erhalten, müssen die verdoppelten Chromosomen bei der Teilung dicht beieinanderliegen. Hier kommt das Cohesin ins Spiel: Es umschließt die Paare so lange, bis der exakte Zeitpunkt der Trennung gekommen ist.

Dass Cohesin die Chromosomen auch zwischen den Zellteilungen stabilisiert und ihre Architektur bestimmt, war bis jetzt nicht klar. Das haben die IMP-Forscher nun indirekt herausgefunden: In einem Experiment legten sie das Eiweiß Wapl still, das normalerweise kontrolliert, wie eng sich Cohesin mit dem Erbgut verbindet. Als sie die Zellen mit dem stillgelegten Eiweiß untersuchten, stellten sie fest, dass sie gehandicapt waren: Die Bindung zwischen Cohesin und DNA war so stark geworden, dass diese Zellen die Erbinformation nicht zum richtigen Zeitpunkt ablesen und verdoppeln konnten.

Kleine Würmer zur Stabilisierung

Das Cohesin schien sich also offensichtlich nicht nur zum Zeitpunkt der Zellteilung an die DNA zu heften, sondern permanent. Unter dem Mikroskop entdeckte das Team in den Zellkernen lange Fäden aus Cohesin, die sie Vermicelli tauften (italienisch für kleine Würmer). Jedem Chromosom ließ sich einer dieser Fäden zuordnen. Daraus schließen die Forscher, dass Chromosomen eine Art Skelett besitzen, das im Wesentlichen aus Cohesin besteht.