Wachstumsparameter in normalen und durch Actinomycin

G. CLEFFMANN
1624
Wachstumsparameter in normalen und durch Actinomycin
verlängerten Zellzyklen von Tetrahymena *
Growth Parameters in Normal and Actinomycin-induced prolonged Cell Cycles
of Tetrahymena
Gü n t er Cleffm ann
Zoologisches Institut der Universität Marburg
(Z. Naturforschg.
24 b, 1624— 1629
[1969] ; eingegangen am 1. J u li 1969)
Actinomycin in low concentration (0,2 /fg/m l—0,5 //g/ml) prolongs the average duration of the
cell cycle of Tetrahymena considerably, but does not inhibit cell division completely. Some para­
meters of the growing cell have been tested in cell cycles extended in this way and compared to
those of normally growing cells. The R N A synthesis of treated cells is reduced to such an extent
that the RN A content per cell decreases during the prolonged cell cycle. Nevertheless cell growth,
protein synthesis and D N A replication proceed at almost the same rate as in untreated cells. These
findings indicate that the presence of actinomycin does not interfere with R N A fractions necessary
for growth but reduce the synthesis of R N A fractions which are essential for cell division. There­
fore a longer period is needed for their accumulation.
Actinomycin hemmt die Zellteilung 1-5. In gerin­
gen Konzentrationen jedoch ist bei Tetrahymena die
Teilungshemmung von Actinomycin nicht vollstän­
dig 3, sondern besteht vielmehr in den Konzentra­
tionen von 0,4 jag/ml bis 1,0 jug/m\ ( = 0,31 /«Mol
bis 0,8 //Mol) in einer starken Verzögerung der
Teilung5. Jede einzelne Zelle bleibt trotz der an­
dauernden Actinomycin-Wirkung teilungsfähig.
Dieser Sachverhalt bietet Gelegenheit Zellteilungs­
zyklen, die auf Grund eines definierten Eingriffs
unterschiedlich lang sind, zu untersuchen. Wegen der
weitgehenden Spezifität der Wirkung von Actino­
mycin ist zu erwarten, daß nicht alle Prozesse des
Teilungs- und Wachstumszyklus proportional ver­
längert werden. Da nämlich Actinomycin — insbe­
sondere in den hier verwendeten geringen Konzen­
trationen — selektiv auf die RNS-Synthese hem­
mend einwirkt1’ 4, erhebt sich die Frage, wie eine
Zelle sich bei gehemmter RNS-Synthese zu einem
teilungsbereiten Zustand entwickelt. Ein Vergleich
des Wachstums normaler und verzögerter Zellen
sowie der Vergleich des Status dieser beiden Zellen
zu Beginn der Teilung sollte Aufschluß über solche
Größen geben, die für die Teilungsbereitschaft der
Zelle charakteristisch sind.
In der vorliegenden Untersuchung wurden fol­
gende Parameter bei normalen und Actinomycingehemmten Zellen gemessen und miteinander ver­
glichen: Generationsdauer, RNS-Gehalt, RNS-Syntheseintensität, Größenzunahme, Zunahme der Pro­
teinmenge. Alle Bestimmungen wurden cytophotometrisch oder autoradiographisch an Einzelzellen,
die sich im unbeeinflußten Wachstum der logarithmischen Phase befanden, durchgeführt.
Material und Methoden
a) Objekt: Tetrahymena pyrijormis HSM wurde
nach den früher geschilderten Methoden6’ 4 in einem
synthetischen Medium bei 29 cC in logarithmischer
Wachstumsphase ohne besondere Belüftung gehalten.
Die Zeitbestimmung der Zellen innerhalb des Zell­
zyklus erfolgte dadurch, daß Teilungsstadien aus einer
Zufallskultur ausgesucht wurden 6.
b) Actinomycinbehandlung: Die während der Tei­
lung aufgesammelten Zellen wurden unmittelbar in das
actinomycinhaltige Medium überführt, das sich in der
Vertiefung einer Tüpfelplatte befand, von dort wieder
aufgesammelt und in eine Kulturkapillare überführt.
Dabei beträgt der Verdünnungsfehler weniger als 5
Prozent. Die unbehandelten Kontrollzellen wrurden in
der gleichen Weise durch reines Medium geführt. Das
* Die Untersuchungen wmrden durch Sachbeihilfen der Deut­
schen Forschungsgemeinschaft gefördert. Fräulein M o n i k a
S ip p e l bin ich für sachkundige Mitarbeit dankbar.
1 E. R . R e i c h , M . F r a n k l i n , A. J. S h a t k i n , and E. L.
T a t u m . Proc. nat. Acad. Sei. USA 48. 1238 [1962].
2 P. S . N a c h t w a y and W. J. D i c k i n s o n , Exp. Cell Res. 47.
581 [1967].
3 B. S a t i r , E x p . Cell Res. 48. 253 [1967].
4 G. C l e f f m a n n . Z. Zellforsch. 67, 343 [1965].
5 F . J a u k e r , Z. Cytobiologie (im Druck).
6 G. E. S t o n e and I. L. C a m e r o n , Methods for using Tetra­
hymena in studies of the normal cell cycle, in: D. M.
P r e s c o t t , Methods in Cell Physiology, p. 127, Academic
Press, New York 1964.
Dieses Werk wurde im Jahr 2013 vom Verlag Zeitschrift für Naturforschung
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1625
DURCH ACTINOMYCIN VERLÄNGERTE ZELLZYKLEN
gewünschte Actinomycin-Medium wurde vor jedem Ver­
such durch Verdünnen einer Stammlösung hergestellt.
Die Stammlösung (40 //g/ml Medium) wurde dunkel
und bei + 5°C aufbewahrt und war nicht älter als
10 Tage.
c) Größenbestimmung: Die Größe der Zellen wurde
auf zwei Weisen nach dem Auftrocknen auf den Ob­
jektträger und Nachfixierung mit Alkohol-Eisessig be­
stimmt. Entweder wurden nach Färbung mit Toluidinblau Fotos planimetriert oder die Länge der mäander­
förmigen Cytophotometer-Aufzeichnung nach Gallocyaninfärbung (s. u.) ermittelt.
d) Proteinbestimmung: Nach B o n h a g 7 sowie
M a z i a und Mitarbb. 8 ist die Farbintensität nach Fär­
bung mit Bromphenolblauquecksilberchlorid der Pro­
teinmenge proportional. Mit dieser Methode in der Vor­
schrift von B o n h a g (1955) gefärbte Zellen wurden
im Zeiss Cytophotometer UMSPI bei 600 nm ausge­
wertet. Die Zellen wurden mit 1 ju Meßfeldblende und
je 1 /X Zwischenraum mäanderförmig abgesucht. Die
integrierte Extinktion (/ E) ergibt das Maß für den
Proteingehalt der Zelle.
e) RNS Bestimmung: Zur Bestimmung der RNSMenge pro Zelle wurde die von S a n d r i t t e r und Mit­
arbb. 9 und K i e f f e r und S a n d r i t t e r 10 beschriebene
Methode der Färbung mit Gallocyanin und photometri­
scher Auswertung verwendet. Durch Trocknen getötete
Zellen wurden mit Carnoy nachfixiert und 48 Stdn. mit
Gallocyanin gefärbt. Die Intensität der Färbung wurde
wie oben beschrieben mit dem UMSP bei 500 nm ge­
messen. Zur Auswertung dieser Messungen und ihrer
Bedeutung wird auf S. 1626 Stellung genommen.
f) RNS Syntheserate: Nach Pulsmarkierung (10
min) mit 3H-Uridin und autoradiographischer Auswer­
tung wurde die RNS-Synthese-Intensität als Anzahl der
Silberkörner über dem Cytoplama pro Zelle bestimmt.
den. Nach 14 Stdn. sind etwa 50% und nach 18
Stdn. alle Zellen geteilt.
Diese Werte gelten für den Stamm HSM und die
hier geschilderten Kulturbedingungen. Unter ande­
ren Bedingungen (andere Stämme, Hitzeschock-Synchronisation, andere Ernährungsbedingungen) wur­
den andere Schwellenkonzentrationen gefunden 2’ 3.
In unseren Versuchen wurde immer die jeweils ver­
wendete Actinomycin-Konzentration auf ihre tei­
lungshemmende Wirksamkeit getestet und außerdem
in Einzelzellkulturen sichergestellt, daß jede einzelne
Zelle teilungsfähig ist.
Wodurch unterscheidet sich ein Zellteilungs- und
Wachstumszyklus mit einer normalen Generations­
dauer von etwa 3 Stdn. von dem unter Actinomycineinfluß mit einer Generationsdauer von über 6 Stun­
den? Die Entwicklung der Zellen und einige wichtige
Syntheseleistungen wurden untersucht und mitein­
ander verglichen. Dabei ergab sich, wie früher schon
berichtet, daß die DNS-Synthese von der Behand­
lung mit Actinomycin unbeeinflußt bleibt4. In dem
verlängerten Zellzyklus wird die DNS des Makronucleus mehr als verdoppelt. Messungen des DNSGehalts pro Makronucleus ergaben folgende Durch­
schnittswerte des feulgenfärbbaren Materials:
Alter der Zellen nach der Teilung
2,5 Stdn.
7 Stdn.
20 m in
ohne A c ti­
nomycin
0,6 //g/ml
Actinom ycin
32 ± 4,6
(n = 11 )
33 ± 6
(n = 16)
58 ± 4,2
(n = 15)
64 ± 8,8
(» = 15)
130 ± 16.2
(n = 17)
Ergebnisse
Die Wirkung von Actinomycin auf die Teilungs­
tätigkeit ist bei Tetrahymena pyriformis für schwel­
lennahe Konzentrationen abhängig von der Konzen­
tration. Während 0,1 //g/ml und geringere Konzen­
trationen keinen Einfluß auf die Teilungstätigkeit
haben, ist bei 0,2 ,wg/ml die mittlere Generations­
dauer um etwa 20 min verlängert. Die Synchronie
(Zeitdauer in der sich alle Zellen einer Kultur geteilt
haben) ist unverändert. Bei höheren Konzentratio­
nen ist der Beginn der Teilungen weiter verzögert
und die Synchronie geht schrittweise verloren (Abb.
3). Unter dem Einfluß von 0 ,5 /<g/ml verzögerten
sich die Teilungen stark. Sie beginnen nach 6 Stun­
7 P. F. B o n h a g , J. Morphology 96, 381 [1955].
8 D. M
a z ia
,
57 [1953].
P. B r e w e r ,
and
M . A l f e r t , B io l. B u ll.
Die durch Actinomycin verzögerten Zellen durch­
laufen also zwei Replikationsphasen bis zum Ablauf
von 7 Stunden. Der zeitliche Ablauf dieser zwei Re­
plikationsrunden zeigt, daß die DNS-Synthese weder
verzögert noch im Ergebnis gehemmt ist. Obgleich
insoweit keine Hinderung in der Vorbereitung der
Zellteilung besteht, findet Teilung nicht statt. Das
beruht, wie die folgenden Daten beweisen, darauf,
daß auch die neu im Überschuß gebildete DNS nicht
in der Lage ist, die durch Actinomycin gehemmte
RNS-Synthese auf einen ausreichenden Wert zu
kompensieren.
Durch die oben genannten Actinomycingaben
wird die RNS-Produktion eingeschränkt. Die Ab9 W.
104,
10
S a n d r it t e r ,
315 [1963].
G. K i e f e r , R. K
45, 247 [1967].
G.
K ie f e r
ie f e r
u.
W.
R ic k ,
Histochemie 3,
S a n d r it t e r ,
Exp. Cell Res.
u.
W.
1626
G. CLEFFMANN
hängigkeit von der Konzentration gibt die Abb. 1
wieder. Sie zeigt, daß auch bei Konzentrationen, die
keinen wesentlichen Einfluß auf die Teilungstätigkeit
haben, die RNS-Synthese meßbar verringert ist. Mit
steigender Konzentration wird die Reduzierung des
,3H-Uridin-Einbaus größer. In allen Fällen ist die
unbehandelten Zellen etwa 50% der maximalen Mar­
kierungsintensität abgebaut, während es in Actinomycin-Zellen nur etwa 20% sind. Eine mehrfache
Wiederholung des Versuchs brachte grundsätzlich
gleiche Ergebnisse.
Abb. 2. Stabilität der mit und ohne Actinomycin gebildeten
RNS. Anzahl der Silberkörner über dem Cytoplasma der Zelle
nach 15 min Markierung mit 3H-Uridin zum Zeitpunkt 0.
Nicht synchrone Zellen. Nach der Markierung zweimal mit der
100-fachen Menge nicht radioaktiven Uridins gewaschen.
Abb. 1. Hemmung der RNS-Synthese durch verschiedene
Actinomycin-Konzentrationen. 20 — 30 synchrone Zellen wur­
den während der Teilung in die angegebenen Konzentratio­
nen Actinomycin überführt und dann jeweils zu den durch
die Meßpunkte bezeidineten Zeiten für 15 min mit 2 /uc 3HUridin/ml (spez. Aktivität 20 mC/mMol) inkubiert und da­
nach fixiert. Die Anzahl der Silberkörner über dem Cyto­
plasma der Zelle wurde zum Zeitpunkt 0 gleich 1 gesetzt und
die anderen Werte darauf bezogen.
Actinomycinwirkung bereits einige Min. nach Be­
handlungsbeginn deutlich. Nach Ablauf von etwa
2 Stdn. erreicht die Hemmung ihr Maximum. Etwa
20% der RNS-Synthese-Intensität bleiben dann bei
Verwendung von 0,5 //g/ml erhalten. Diese RestSynthese ist wie auch die gesamte 3H-Uridin-Inkorporation RNase-sensitiv.
Da die geschilderten Experimente nur die Intensi­
tät der gesamten RNS-Synthese erfassen, wurde ge­
prüft, ob die Hemmung der RNS-Synthese mehr auf
der Ebene der Transscription oder der Translation
erfolgt. Es ergab sich, daß die unter dem Einfluß
von Actinomycin gebildete RNS im Durchschnitt
stabiler ist als die in unbehandelten Zellen gebildete.
Es wurden Tetrahymena-Zellen für 15 min puls­
markiert, die Zellen zweimal in einem Medium, das
die 100-fache Menge nicht markierten Uridins ent­
hält (Chase-Experiment) gewaschen und dann in
Abständen die Menge der Radioaktivität des säure­
löslichen Materials untersucht. Die nicht behandelten
Zellen bauen das während der Markierungszeit syn­
thetisierte Material viel schneller ab als behandelte
(Abb. 2) : In einem Zeitraum von 5 Stdn. wird in
Die Behandlung von Tetrahymena mit Actino­
mycin führt zu einer Verarmung der Zelle an RNS,
wie man sie mit der Gallocyaninmethode photo­
metrisch messen kann. Diese Methode erfaßt alle
Nucleinsäuren. Da in dem Beobachtungszeitraum die
DNS-Menge nicht konstant blieb, wurden die Meß­
werte in dieser Richtung korrigiert. RNase und
DNase-Behandlungen zeigen, daß sich bei Tetra­
hymena pyriformis RNS zu DNS etwa wie 10:1 ver­
halten. Darum wurden von den Messungen in Gx
( 0— 1 Stde.) 10% des Wertes, in G2 (2 —4 Stdn.)
das Doppelte dieses Betrages und für die verzöger­
ten Zellen in der Zeit über 4 Stdn. das Vierfache
dieses Betrages subtrahiert.
Die Gallocyaninmethode färbt in geringem Maß
auch andere Substanzen, wie z. B. saure Mucopoly­
saccharide 10. Die dadurch entstehende unspezifische
Färbung ist in den Werten der Abb. 3 nicht berück­
sichtigt. Wegen des fortgesetzten Wachstums würde
eine Korrektur bezüglich unspezifischer Färbung
höchstens eine geringere Anstiegsrate der Kurven in
Abb. 3 bewirken.
Als Ergebnis zeigt sich, daß durch die Hemmung
der RNS-Synthese durch Actinomycin-Konzentratio­
nen, die gleich oder kleiner sind als 0,2 //g/ml, die
RNS-Menge pro Zelle nicht wesentlich verringert
wird (Abb. 3). 0,4 /^g/ml vermindert die Synthese
von RNS so weit, daß der RNS-Gehalt pro Zelle
über längere Zeit gleich bleibt. Hier entsprechen sich
also die Intensitäten von Synthese und Abbau. Durch
0,5 /<g/ml und größere Konzentrationen schließlich
DURCH ACTINOMYCIN VERLÄNGERTE ZELLZYKLEN
wird die Synthese so weit gedrosselt, daß der Abbau
stärker ist, was zu einem Absinken der Gesamt-RNSMenge in der Zelle führt.
Trotz der geschilderten Reduzierung der RNSSynthese und der damit verbundenen Verarmung
der Zellen an RNS wachsen diese Zellen weiter. Der
Proteingehalt unbehandelter Zellen, gemessen an
der Intensität der Bromphenolblaufärbung, nimmt
linear zu. Einen linearen Verlauf des Wachstums von
Tetrahymena fanden auch andere Autoren
Unter Actinomycin-Einfluß steigt der Proteingehalt
zunächst mit gleicher Progression an, um dann nach
Ablauf von etwa 2 Stdn. etwas langsamer zu ver­
laufen. In jedem Fall geht die Substanzzunahme der
Zellen mit verzögertem Zellzyklus über die der un­
behandelten Zellen hinaus (Abb. 3). Den gleichen
1627
Synthese ist Tetrahymena also in der Lage, die zum
Wachstum notwendige Protein-Synthese in annä­
hernd normaler Intensität fortzuführen.
0.0i----1
Teilungen
0,2 1----- 1
0.4 i----------------- 1
°'5 1
------
RNS
Protein
2000
1500
1000
5 00
0
5
6
Stunden -
Abb. 3. Entwicklung von RNS-Gehalt pro Zelle und Protein­
gehalt pro Zelle unter dem Einfluß unterschiedlicher Konzen­
trationen Actinomycin. Die Actinomycin-Konzentrationen in
Mg/ml sind in der Abbildung angegeben. Die Ordinaten geben
RNS-Gehalt nach Gallocyaninfärbung und Proteingehalt nach
Bromphenolblaufärbung jeweils in Extinktionseinheiten an.
Die Zeit 0 ist der Zeitpunkt der Teilung und gleichzeitig Be­
handlungsbeginn. Beginn und Ende der nächsten Teilung sind
oben in der Abbildung angegeben.
Abb. 4. Zellgröße von Zellen a) zu Behandlungsbeginn (un­
mittelbar nach Teilung), b) ohne Actinomycin im teilungs­
bereiten Zustand (3 Stdn. nach der Teilung), c) in Gegenwart
von 0,5 /ng Actinomycin/ml Medium im teilungsbereiten Z u­
stand (7 Stdn. nach der Teilung). Fixiert durch Osmium­
dämpfe, Flüssigkeitspräparat.
Verlauf wie die Zunahme der Proteinmenge pro
Zelle zeigt die Zunahme der Zellgröße, gemessen an
der Fläche im mikroskopischen Bild: Die Zellgröße
steigt in behandelten und unbehandelten Zellen etwa
mit gleicher Geschwindigkeit an und führt in be­
handelten Zellen weit über die Größe der Kontrollen
hinaus (Abb. 4). Auch bei stark reduzierter RNS-
Das fortgesetzte Wachstum der behandelten Zellen
führt dazu, daß der Effekt der Verarmung an RNS
in der Zelle noch durch „Verdünnung“ verstärkt
wird. Der Quotient RNS/Protein ist in der durch
Actinomycin verzögerten, teilungsbereiten Zelle be­
deutend geringer als in der teilungsbereiten Kontrollzelle. Das Wachstum ist aber nicht nur in bezug
auf das Verhältnis RNS/Protein unbalanciert, son­
dern nach der auf S. 1625 geschilderten Zunahme
der DNS ist auch die Relation RNS/DNS in unbe­
handelten Zellen vor der Teilung bedeutend größer
11 I. L.
13 O. H.
12
C a m e r o n and D. M. P r e s c o t t , Exp. C e ll R es. 23.
354 [1961].
L. G. S u m m e r s , J. P rotozool. 10, 288 [1963].
S c h e r b a u m and G. R a s c h , Acta pathol. microbiol.
scand. 41,161 [1957],
1628
G. CLEFFMANN
als in Zellen unter Actinomycineinfluß. Die Tei­
lungsbereitschaft ist also unabhängig von einem be­
stimmten RNS/Protein-Verhältnis und unabhängig
von der Relation RNS/DNS.
Diskussion
Das Ordnungsgefüge zellphysiologischer Prozesse,
das die Zellteilung vorbereitet, auslöst und durch­
führt, ist unbekannt. Deshalb sind alle Informatio­
nen, die man über Vorgänge erhalten kann, deren
Ausfall oder quantitative Veränderung die Zelltei­
lung unmöglich macht, von Bedeutung. Bei solchen
Untersuchungen sollte mit spezifischen Mitteln in
den Zellstoffwechsel eingegriffen werden, die Aus­
wirkung auf den Ablauf des Zellzyklus geprüft wer­
den und eine möglichst genaue Beschreibung des
Status der teilungsbereiten Zelle erfolgen.
Die vorliegenden Untersuchungen geben Auskunft
darüber, daß die Teilungsfähigkeit der Zelle auch
bei unbalanciertem Wachstum erhalten ist. Dies
fanden auch B e r n s t e i n und Z e u t h e n für hitzesyn­
chronisierte Zellen 14. Unbalanciertes Wachstum mit
erhaltener Teilungsfähigkeit zeigen auch Kulturen
von Tetrahymena zu Beginn der logarithmischen
Wachstumsphase15 sowie Kulturen unter Actino­
mycineinfluß 3. Die Befunde dieser Autoren wurden
hier am Zellzyklus individueller Zellen bestätigt:
Unter dem Einfluß der hier verwendeten Konzentra­
tionen von Actinomycin geht das Wachstum von
Tetrahymena, gemessen an der Größenzunahme und
der Proteinzunahme, weiter. Die Wachstumsrate ist
gegenüber unbehandelten Zellen nur wenig redu­
ziert. Sie führt wegen der verzögerten Zellteilung
zu bedeutend größeren Zellen. Wegen der Überein­
stimmung der Zunahme von Größe und Protein­
gehalt dürfen wir annehmen, daß das Wachstum in
bezug auf Zellgröße und Massenzunahme ebenso
balanciert ist wie in bezug auf das Verhältnis DNS/
Zellgröße.
Das Wachstum von Tetrahymena unter den ge­
schilderten Bedingungen ist jedoch unbalanciert in
bezug auf das Verhältnis von RNS zu den übrigen
Parametern. Trotz fortgesetzten Wachstums bleibt
B e r n s t e in u . E. Z e u t h e n , C. R. Trav. Lab. Carls­
berg 35,501 [1966].
K. H a m b u r g e r and E. Z e u t h e n , C. R. Trav. Lab. Carls­
berg 32, 1 [I960].
die RNS-Menge in den Zellen bei bestimmten Actinomycindosen konstant, bei höheren Dosen nimmt sie
sogar ab. In jedem Fall wird die relative RNSMenge geringer. Das ist insofern nicht verwunder­
lich, als die RNS-Synthese der primäre Angriffs­
punkt von Actinomycin ist und als die Spezifität der
Actinomycinwirkung hinlänglich oft beschrieben
worden ist. Es ist jedoch bemerkenswert, daß die
Reduktion der RNS-Synthese um bis zu 70% keinen
weitreichenden Einfluß auf das Größenwachstum,
auf die Proteinsynthese und auf die DNS-Synthese
hat. Das bedeutet, daß entweder die Synthese von
messenger RNS für die hier betrachteten Prozesse
von geringen Actinomycin-Konzentrationen über­
haupt nicht affiziert ist oder daß der messenger hin­
reichend stabil ist, um die Prozesse über den be­
trachteten Zeitraum in Gang zu halten. Das bedeutet
ferner, daß entweder r-RNS „im Überschuß“ vor­
handen ist oder so stabil ist, daß das Wachstum
gewährleistet ist.
Über die Natur der gehemmten und der verblei­
benden RNS kann man auf Grund der geschilderten
Versuche sagen, daß die unter dem andauernden
Einfluß von Actinomycin gebildete RNS eine höhere
durchschnittliche Lebensdauer hat. Die Frage, ob
durch Actinomycin in geringeren Konzentrationen
vorwiegend r-RNS oder m-RNS gehemmt wird, wird
in der Literatur unterschiedlich beantwortet. W äh­
rend einerseits eine vorwiegende Hemmung der in­
formatorischen RNS nachgewiesen werden kann1,
zeigen andere Arbeiten, daß insbesondere bei Ver­
wendung geringer Konzentrationen die r-RNS bzw.
nucleolare RNS-Synthese unterdrückt w ird 16_18.
Dieses Problem muß offenbar für jedes System ge­
sondert untersucht werden. Die hier geschilderten
Versuche sprechen für die Hemmung kurzlebiger,
also vermutlich messenger RNS. Zu der gleichen
Schlußfolgerung kommen H a n s o n und K a n e d a 19,
die bei Paramaecium aurelia durch Kurzzeit-Behandlung mit Actinomycin eine Verlängerung des Zell­
zyklus um eine volle Generationsdauer fanden. Ob
darüberhinaus aus r-RNS inhibiert wird, kann nicht
entschieden werden.
Die für Wachstum, Proteinsynthese und DNSSynthese angestellten Überlegungen gelten teilweise
P . P e r r y , Exp. Cell Res. 29, 400 [1963].
17 D a n n e l l y , M. G r a c e , a n d J. E. S i s k e n , Exp. Cell Res.
14 E.
16 A.
15
46, 93 [1967],
18 E. V. G a f f n e y
410 [1968].
a n d R.
M.
N a r d o n n e , Exp. Cell Res.
53,
1629
NATURE, COMPOSITION OF THE OUTER LAYERS OF THE CUTICLE
auch für diejenigen Leistungen der Zelle, die für
die Vorbereitung oder Einleitung der Zellteilung
erforderlich sind. Audi diese Prozesse können ab­
laufen, obgleich ein beträchtlicher Teil der RNSProduktion gehemmt ist. Allerdings sind diese Pro­
zesse erheblich verzögert. Die Reduzierung der RNSSynthese verursacht, daß mehr Zeit bis zur Teilung
verstreicht. Diese Zeit ermöglicht die Ansammlung
von Synthese-Produktion, die für die Teilung essen­
tiell sind.
Es erhebt sich die Frage, ob die geschilderten
Experimente Hinweise auf Parameter oder Relatio­
nen geben, die einen bestimmten Wert annehmen
müssen, wenn die Zelle in die Teilung geht. Es ist
eindeutig, daß die Zellgröße nicht charakteristisch
für die Teilungsbereitschaft der Zelle ist20. Auch die
Verhältnisse RNS/Protein, RNS/DNS sind bei ver­
längertem und normalem Teilungszyklus vor der
Teilung offensichtlich verschieden 21. Diese Parameter
können ebensowenig wie die Gesamt-RNS-Menge
oder RNS-Konzentration einen für den Zeitpunkt
der Teilung charakteristischen Wert annehmen. Viel­
mehr ist diese entscheidende Stelle in einer Protein­
fraktion zu vermuten, die eine Schlüsselstellung im
Teilungsgeschehen einnimmt. Die zur Bildung dieser
Proteinfraktion notwendige RNS wird durch Actino­
mycin soweit gehemmt, daß eine längere Zeit ver­
streichen muß, um eine hinreichende Konzentration
(oder Enzymaktivität) anzureichern, die die Teilung
von Tetrahymena ermöglicht oder auslöst. Um die
Natur dieses anzureichernden Faktors aufzuklären,
sind weitere Untersuchungen erforderlich.
19 E. D. H a n s o n and M. K a n e d a , Genetics 60, 793 [1968].
20 T.W. J a m e s and C. P. R e a d , Exp. C e ll R es. 13, 510 [1957].
21 V.
L e ic k ,
C. R. Trav. Lab. Carlsberg
36,113 [1967].
The nature and composition of the outer layers of the cuticle
of Acanthosentis oligospinus n. sp. (Acanthocephala) from the fish Macrones gulio
Sit a A n a n t a r a m a n
Zoology Department, University of Madras, India
University of Madras, India
(Z. Naturforschg. 24 b, 1629— 1632 [1969] ; eingegangen am 28. J u li 1969)
The nature and composition of the outer layer of the cuticle of A canthosentis oligospinus n.sp.,
were investigated. The outermost layer is formed of lipids and the one internal to it is constituted
of lipoprotein. In staining reactions, in possession of resistant properties, and in the absence of
chitin, these two layers recall the outer and inner epicuticle of arthropods.
It has been suggested that in the Acanthocephala,
which occur as endoparasites in the gut of verte­
brate hosts, the integument may have an important
role in the physiology of nutrition and excretion
( C r o m p t o n 1) . The work of C r o m p t o n and L e e 2
suggests that the pores in the integument of Poly­
morphous minutus may facilitate passage of materials
in the parasite. A similar suggestion has been made
by L e e 3 who considered that the lacunar canals
present in the radial layer of the body wall may be
functional in the passage of nutrient materials.
Apart from such suggestions, very little attention has
so far been directed to a study of the structure and
1 D. W. T.
2 D. W. T.
[1965],
Crom pton,
Crom pton
Parasitology 53, 663 [1963].
and D. L . L e e , Parasitology 55, 357
chemical features of the cuticle of this group related
to the functional role of the integument.
However, from studies on the cuticle of two
species of Acanthocephala, Polymorphus botulus
and P. boschadis M o n n e 4 reported the presence of
an outer layer of the cuticle hardened by phenolic
tanning, but no information is available regarding
the nature of the substrate and the material involved
in tanning.
In Polymorphus minutus, CROM PTON 1 reported
the presence of a thin outer layer of the cuticle
corresponding to the epicuticle of arthropods. Acid
mucopolysaccharides have been identified in this
3 D. L . L e e , Advances Parasitol. 4, 187 [1966].
4 L. M o n n e , Ark. Zool. 12, 343 [1959].