Regulierung der Zentriol-Länge in C. elegans und Drosophila

Der eukaryotische Zell-Zyklus besteht aus einer genau festgelegten Reihe von Ereignissen und sichert so die korrekte Verdopplung und Trennung des genetischen Materials für die beiden Tochterzellen. Fehler in diese Abfolge können genomische Instabilität verursachen und zu unkontrollierter Zell-Vermehrung führen. Das Zytoskelett aus Mikrotubuli (MT) spielt eine entscheidende Rolle für die korrekte Trennung der Chromosome, da es für die Bildung des mitotischen Spindelapparats und der Teilungsfurche verantwortlich ist. " Struktur und Funktion des Zentrosoms im Zellzyklus Zentrosome bilden den mitotischen Spindelapparat. An jedem Pol dieses Spindelapparats befindet sich ein Zentrosom, das aus einem Paar von Zentriolen besteht. Die Verdopplung dieser Zentriolen ist genau festgelegt, damit sicher gestellt ist, dass sie sich nur einmal pro Zellzyklus verdoppeln. Wenn Zellen in das Mitose-Stadium eintreten umgeben sich die Zentriolen mit einer Proteinmatrix, dem perizentriolaren Material (PCM). Das Zentrosom, inbesondere das PCM, ist für die Neubildung von MTs und deren Verankerung verantwortlich. Die Größe von Zentrosom und Zentriolen während des Zellzyklus und der Entwicklung des Organismus ist genau vorgegeben. Zentriolen in C. elegans sind 150nm lang und 100nm breit. Zentriolen in Fruchtfliegen wie Drosophila haben unterschiedliche Längen, abhängig vom Zelltyp: 120nm im Embryos, 180nm in somatischen Zellen und bis zu 2m in Spermatozyten. Wie es zu diesen Unterschieden kommt, insbesondere was die Zentriol-Länge betrifft, ist noch nicht erforscht. " Bildung und Funktion von Zilien Zentriolen sind unter anderem für die Entstehung von Zilien und Flagellen zuständig. Ältere "Mutter"-Zentriolen wandern zur Zell-Membran und dienen als Vorlage für die Zilien-Bildung. Sobald die Zentriole mit der Membran verbunden ist wird ein Verankerungs-Struktur gebildet. Diese ist wichtig für den weiteren Ausbau der Zilie, da sie die Transport-Module (IFT-Module) steuert. IFT-Module bringen Zilien-Bausteine zu deren Ende, solange bis die Bildung der Zilien abgeschlossen ist. Aktuelle Publikationen zeigen, dass zwei menschliche Eiweiße, nämlich Cp110 und Cep97, eine Kappe am Ende der Zentriole bilden. Cp110 und Cep97-Mutationen verursachen verlängerte Zentriolen und unkontrollierte Zilien-Bildung. Derzeit ist unklar, wie diese beiden Proteine die Länge der Zentriolen kontrollieren. Zentriol-Missbildung kann zu unkontrolliertem Verlauf des Zell-Zyklus und Problemen mit der Polarisierung führen, zwei typischen Erkennungsmerkmalen von Tumoren. Mutationen von Zentrosom- und Zilien-Komponenten werden bei neurologischen Defekten wie Mikroenzephalie, Übergewicht und polyzystischer Nierenerkrankung beobachtet. " Ausblick in die Zukunft In Zukunft plane ich, die Funktion der Zentriol-Kappe in Drosophila und C. elegans, zu untersuchen, und zwar mit Schwerpunkt auf einer detaillierten Charakterisierung von Cp110 und seinem Bindungspartner Cep97. Diese beiden Eiweiße habe ich während meines genomweiten Screens auf der Suche nach neuen Zentrosom-Komponenten identifiziert. In Drosophila lokalisieren beide Proteine am Ende des Zentriol-Zylinders. Zuerst plane ich durch RNAi und die Beschreibung von Mutanten die Funktion der beiden Eiweiße in Fliegen und Würmern zu untersuchen. Danach möchte ich durch GFP-Fusionen deren Lokalisierung studieren. Dies wird mir erlauben, die Dynamik der beiden Eiweiße in lebenden Zellen zu untersuchen. Abschließend plane ich Y2H und Co-Immuno precipitation und RNAi-screening anzuwenden, um neue Komponenten der Zentriol-Kappe in C. elegans und Drosophila zu identifizieren. Die dargestellten Experimente werden zu einer Lösung der Frage beitragen, wie eukariotische Zellen die Länge der Zentriole bestimmen und wie Zentriolen helfen, Zilien zu bilden. Der Grund für die Verwendung von C.elegans und Drosophila als Modellorganismen für die Untersuchung der Zentriol-Kappen-Komponenten ist die geringere Komplexität der Zentriol-Struktur in diesen Organismen. Meine Studie wird helfen zu klären, warum Mutationen der Zentriol-Kappen-Eiweiße Krebs und neurologische Erkrankungen verursachen können.