Eizellen von Mäusen sind groß, durchsichtig und ihre Chromosomen können experimentell gefärbt werden. So kann man ihre Bewegungen während der Meiose unter dem Mikroskop gut mitverfolgen. Wie aber werden die komplexen Schritte zur Aufteilung der Chromosomen geregelt? Was ist für den geordneten Ablauf verantwortlich? Kikue Tachibana-Konwalski, seit November 2011 Gruppenleiterin am IMBA - Institut für Molekulare Biotechnologie der ÖAW, hat in den vergangenen Jahren einige entscheidende Fragen klären können. Ihre bislang wichtigste Publikation, in Oxford entstanden und Ausgangpunkt für ihre Arbeit am IMBA, betrifft einen molekularen Ring, der für den zeitlich präzise begrenzten Zusammenhalt der Chromosomen sorgt.

Ein Trennungsprozess auf Raten

Im Alter von etwa zwei Wochen schalten einige Zellen im weiblichen Mausembryo im Zuge des weiteren Wachstums von der mitotischen Teilung auf die Reifeteilung, die Meiose, um. Mit dem Endergebnis - der haploiden Eizelle - ist aber erst in ferner Zukunft zu rechnen. Am Beginn steht das Zueinanderfinden der bereits kopierten homologen (jeweils von Mutter und Vater) Chromosomen. Das Ergebnis sind jeweils vier aneinandergelagerte DNA-Fäden - zusammen gehalten von Chiasmata, den Cross-Over-Produkten der Rekombination, die durch Cohesin zusammen gehalten werden. Rund um die Geburt des jungen Mäuseweibchens verfällt die Keimzelle in eine Art Dornröschenschlaf, der bis zur Geschlechtsreife dauert.

Intensive Vorarbeit für aussagekräftige Experimente

Für Kikue Tachibana-Konwalski stellen sich da gleich mehrere Fragen: Ist es tatsächlich Cohesin mit der für die Meiose typischen Schlüsselkomponente Rec8, das die Chromosomen zusammen hält? Wie werden die Verbindungen geknüpft? Und wie wird die Dauerhaftigkeit der Verbindung erreicht? Die vier DNA-Fäden werden schließlich über viele Wochen bei der Maus (und einige Jahrzehnte beim Menschen) effektiv zusammengehalten. In natura lösen sich die homologen Chromosomen beim Eisprung voneinander und Kopien erst nach erfolgter Befruchtung. "In unseren Experimenten wollten wir die Wirksamkeit von Cohesin mit der Rec8-Komponente auf direktem Weg beweisen", erklärt die Wissenschaftlerin. Sie und ihre Kolleg(inn)en gingen daran, Modelle aus der Arbeit mit Hefe für Säuger-Eizellen zu adaptieren. Keine leichte Aufgabe: Die Meiose beginnt schließlich im Embryo und zieht sich bis ins Erwachsenenalter. Außerdem sind Eizellen bei Säugern ein extrem rares Gut - es sind pro Maus circa 20 ohne weitere Manipulationen experimentell zu verwerten.