Was passiert, wenn die Mitose schief geht?

Wenn sich eine Zelle teilt, entstehen zwei identische Tochterzellen, die jeweils eine Kopie der DNA der ursprünglichen Zelle tragen. Der Name für diesen Prozess ist Mitose, und Fehler im Prozess führen zu falschen DNA-Kopien. Die Auswirkungen dieser Fehler auf die Gesundheit des Organismus reichen von gutartig bis tödlich, je nach Anzahl und Art der Fehler. Eine mögliche Folge ist Krebs; Wissenschaftler führen alle Krebsarten auf schädliche Mutationen zurück, die durch Mitose multipliziert werden.

DNA, manchmal auch genetischer Bauplan genannt, enthält das Erbmaterial in fast allen Organismen. Das unsachgemäße Kopieren von DNA erzeugt zwei Arten von Fehlern oder Mutationen. Stille Mutationen haben keinen Einfluss auf die DNA-Sequenz, aber Missense-Mutationen, die Aminosäuresequenzen verändern, beeinträchtigen oft die zugehörige Funktion. Missense-Mutationen können sich im Laufe der Zeit vermehren, was zu einer Unterbrechung des Zellzyklus und zur Bildung von Tumoren führt, die das Produkt einer außer Kontrolle geratenen Zellreproduktion sind. Krebs tritt auf, wenn mutierte Zellen die normalen "Checkpoints", die die Mitose regulieren, ignorieren oder außer Kraft setzen und beginnen, sich unkontrolliert zu vermehren.

Der Prozess der Mitose erzeugt identische Tochterzellen, indem Chromosomen in zwei gleiche Gruppen angeordnet werden. Wenn der Prozess normal abläuft, heften sich Chromosomen an fadenartige Spindeln und beginnen, sich in die Mitte jeder Tochterzelle zu bewegen. Wenn sich Chromosomen jedoch nicht an diese Spindeln anheften, kann eine Tochterzelle nach der Zellteilung eine zusätzliche Kopie eines Chromosoms haben oder eine fehlende Kopie haben. Wissenschaftler bezeichnen den Zustand, bei dem Zellen eine falsche Chromosomenzahl haben, als Aneuploidie. Down-Syndrom, das durch spezifische Gesichtszüge und eine höhere Anfälligkeit für Bestimmte Krankheiten wie Alzheimer und Leukämie, ist eine Störung, die durch das Vorhandensein eines zusätzlichen Chromosom.

Die Überwindung der mitotischen Checkpoints in Krebszellen führt zu unkontrollierten Schäden an den Zellorganellen, die Einheiten innerhalb der Zellen sind, die bestimmte Funktionen ausführen. Während der normalen Mitose haben beschädigte Organellen eine Chance, sich zwischen den Zellteilungen zu reparieren und zu erholen, aber sie haben diese Möglichkeit nicht, wenn die Zellteilung nicht aufhört. Zellen mit beschädigten Organellen können sterben. Laut einer Studie aus dem Jahr 2012 kann das Austreten von beschädigten Mitochondrien, bei denen es sich um Organellen handelt, die der Zelle Energie liefern, die Freisetzung von "Henker"-Enzymen auslösen.

Zellmutationen innerhalb eines Individuums sind nicht immer einheitlich; einige Zellen können eine mutierte Version eines Gens haben, während andere die normale Version desselben Gens haben. Genetiker bezeichnen diesen Zustand als Mosaik. In somatischen Zellen oder anderen Zellen als Ei- oder Samenzellen kann das Individuum nicht von der Mutationen, aber wenn der mutierte Genotyp weit verbreitet und schädlich genug ist, kann die Mutation schwerwiegende Einschlag. Zwei Beispiele für mit Mosaik verbundene Krankheiten sind Hämophilie, eine Blutgerinnungsstörung, und das Marfan-Syndrom, das ungewöhnlich lange Gliedmaßen produziert.