Molekulare Regulation der Cytokinese von Pflanzen

Zellproliferation erfordert Wachstum und Teilung. Während Wachstum als kontinuierlicher Prozess wahrgenommen wird, unterteilt sich die eukaryotische Zellteilung in diskrete Phasen. In einer dieser Phasen, der Interphase, wird das genetische Material dupliziert (DNA-Replikation). In der anschließenden Mitose findet die Aufteilung des genetischen Materials statt, und in der Cytokinese erfolgt die Trennung der zwei Tochterzellen. Der Zellzyklus steht unter präziser Kontrolle, die im Normalfall gewährleisten soll, dass der Eintritt in die nächste Phase nur frei-gegeben wird, wenn die vorangegangene abgeschlossen ist. Deregulation der Kontroll-mechanismen kann zur übermäßigen Zellproliferation, zur Tumorbildung aber auch zu Zelltod führen. Eine wichtige Rolle im Zellzyklus spielt das Cytoskelett. In Pflanzenzellen markiert ein Ring von Mikrotubuli (das Präprophase Band) die Position der Zellteilung. In der Mitose dienen die Mikrotubuli zur Trennung der Chromatiden und bilden den Phragmoplasten, der beim Aufbau der neuen Zellwand während der Cytokinese essentiell ist. Mikrotubuli spielen aber auch eine wesentliche Rolle in der Interphase des Zellzyklus. In dieser Phase ordnen sie sich spiralig an die Plasmamembran an und beeinflussen die Zellstreckung und Zellwandsynthese. An die Enden von Mikrotubuli binden verschiedene Mikrotubuli-assoziierte Proteine (MAP), die diese vor spontanem Zerfall schützen. Die Zielsetzung des Forschungsprojektes ist es, die Mechanismen aufzuklären, die die Dynamik des Cytoskeletts bei Pflanzen regulieren. Als Basis werden Mutanten der Modellpflanze Arabidopsis thaliana herangezogen, die Defekte in der Cytokinese aufweisen. Vorarbeiten zeigten, das eines der mutierten Gene zu einer MAP Familie gehört. Es soll untersucht werden, ob diese Genfamilie und deren Genprodukte ebenfalls Zellzyklus reguliert sind, und in welchen Mikrotubuli-abhängigen Prozessen sie noch eine Rolle spielen. Außerdem erlauben die Untersuchungen von vorhanden und induzierten Mutanten eine Struktur-Funktionsanalyse der MAPs. Da auch verwandte Proteine in Hefen und tierischen Organismen identifiziert wurden, ist zu erwarten, dass die Ergebnisse nicht nur pflanzenspezifischen Regulationsmechanismen der Cytokinese aufklären werden.

Zellproliferation erfordert Wachstum und Teilung. Während Wachstum als kontinuierlicher Prozess wahrgenommen wird, unterteilt sich die eukaryotische Zellteilung in diskrete Phasen. In einer dieser Phasen, der Interphase, wird das genetische Material dupliziert (DNA-Replikation). In der anschließenden Mitose findet die Aufteilung des genetischen Materials statt, und in der Cytokinese erfolgt die Trennung der zwei Tochterzellen. Der Zellzyklus steht unter präziser Kontrolle, die im Normalfall gewährleisten soll, dass der Eintritt in die nächste Phase nur frei-gegeben wird, wenn die vorangegangene abgeschlossen ist. Deregulation der Kontroll-mechanismen kann zur übermäßigen Zellproliferation, zur Tumorbildung aber auch zu Zelltod führen. Eine wichtige Rolle im Zellzyklus spielt das Cytoskelett. In Pflanzenzellen markiert ein Ring von Mikrotubuli (das Präprophase Band) die Position der Zellteilung. In der Mitose dienen die Mikrotubuli zur Trennung der Chromatiden und bilden den Phragmoplasten, der beim Aufbau der neuen Zellwand während der Cytokinese essentiell ist. Mikrotubuli spielen aber auch eine wesentliche Rolle in der Interphase des Zellzyklus. In dieser Phase ordnen sie sich spiralig an die Plasmamembran an und beeinflussen die Zellstreckung und Zellwandsynthese. An die Enden von Mikrotubuli binden verschiedene Mikrotubuli-assoziierte Proteine (MAP), die diese vor spontanem Zerfall schützen. Die Zielsetzung des Forschungsprojektes ist es, die Mechanismen aufzuklären, die die Dynamik des Cytoskeletts bei Pflanzen regulieren. Als Basis werden Mutanten der Modellpflanze Arabidopsis thaliana herangezogen, die Defekte in der Cytokinese aufweisen. Vorarbeiten zeigten, das eines der mutierten Gene zu einer MAP Familie gehört. Es soll untersucht werden, ob diese Genfamilie und deren Genprodukte ebenfalls Zellzyklus reguliert sind, und in welchen Mikrotubuli-abhängigen Prozessen sie noch eine Rolle spielen. Außerdem erlauben die Untersuchungen von vorhanden und induzierten Mutanten eine Struktur-Funktionsanalyse der MAPs. Da auch verwandte Proteine in Hefen und tierischen Organismen identifiziert wurden, ist zu erwarten, dass die Ergebnisse nicht nur pflanzenspezifischen Regulationsmechanismen der Cytokinese aufklären werden.