Analyse asymmetrischer Zellteilungen in Drosophila

Alle lebenden Organismen entwickeln sich aus einzelnen Zellen. Viele verschiedene Zelltypen müssen während dieses Entwicklungsprozesses erzeugt werden. Um diese Vielzahl an unterschiedlichen Zellen zu generieren, können sich einige Zellen asymmetrisch in zwei unterschiedliche Tochterzellen teilen. Sie erreichen dies, indem sie bestimmte Proteine in eine der beiden Tochterzellen segregieren, die dann ein bestimmtes Zellschicksal in dieser, aber nicht in der Schwesterzelle, auslösen. Die hier beschriebenen Experimente zielen auf ein Verständnis dieser asymmetrischen Proteinsegregation ab. Wir werden die Fruchtfliege Drosophila melanogaster als Modellsystem verwenden. Im Drosophila Nervensystem segregiert das Protein Numb asymmetrisch während der Mitose. Wir wissen, dass die asymmetrische Segregation von Numb von einem Proteinkomplex, dem sogenannten Par-Komplex, abhängt. Dieser Komplex akkumuliert auf einer Seite und dirigiert Numb über einen noch unbekannten Mechanismus an die gegenüberliegende Seite der Zelle. Wir konnten zeigen, dass die Par-Proteins ein anderes Protein, genannt Lgl, phosphorylieren und dadurch inaktivieren. Unser Modell ist, dass Lgl gebraucht wird für die Lokalisation mehrerer proteine an den Zell Kortex. Nachdem es auf einer Seite inhibiert ist, sind diese Proteine von dieser Seite ausgeschlossen und akkumulieren auf der gegenüberliegenden Seite des Zellkortex. Mit den hier beschriebenen Experimenten versuchen wir zu verstehen, wie Lgl andere proteine an den Zellkortex dirigiert. Dazu werden wir lgl Bindungspartner über Immunpräzipitation und Massenspektroskopie identifizieren und sie mit den in Drosophile verfügbaren genetischen und zellbiologischen Methoden analysieren. Wir werden ferner Methoden entwickeln, die uns erlauben zu analysieren, wo in einer Zelle Lgl mit diesen Bindungspartnern interagiert. Ferner werden wir versuchen, Proteine in nur einer bestimmten region einer zelle zu inaktivieren um zu definieren, wo in der Zelle diese Proteine gebraucht werden. Diese Experimente sollen uns helfen, den Mechanismus der asymmetrischen Lokalisation und Segregation von Numb zu verstehen. Nachdem Numb im Menschen konserviert ist und kürzliche Experimente zeigten dass sein Maus Homologes für die Regulation des Pools neuronaler Stammzellen verantwortlich ist,. erwarten wir dass unsere Experimente von grosser medizinischer Relevanz sind, vor allem für potenzielle Ansätze der Stammzelltherapie.

Alle lebenden Organismen entwickeln sich aus einzelnen Zellen. Viele verschiedene Zelltypen müssen während dieses Entwicklungsprozesses erzeugt werden. Um diese Vielzahl an unterschiedlichen Zellen zu generieren, können sich einige Zellen asymmetrisch in zwei unterschiedliche Tochterzellen teilen. Sie erreichen dies, indem sie bestimmte Proteine in eine der beiden Tochterzellen segregieren, die dann ein bestimmtes Zellschicksal in dieser, aber nicht in der Schwesterzelle, auslösen. Die hier beschriebenen Experimente zielen auf ein Verständnis dieser asymmetrischen Proteinsegregation ab. Wir werden die Fruchtfliege Drosophila melanogaster als Modellsystem verwenden. Im Drosophila Nervensystem segregiert das Protein Numb asymmetrisch während der Mitose. Wir wissen, dass die asymmetrische Segregation von Numb von einem Proteinkomplex, dem sogenannten Par-Komplex, abhängt. Dieser Komplex akkumuliert auf einer Seite und dirigiert Numb über einen noch unbekannten Mechanismus an die gegenüberliegende Seite der Zelle. Wir konnten zeigen, dass die Par-Proteins ein anderes Protein, genannt Lgl, phosphorylieren und dadurch inaktivieren. Unser Modell ist, dass Lgl gebraucht wird für die Lokalisation mehrerer proteine an den Zell Kortex. Nachdem es auf einer Seite inhibiert ist, sind diese Proteine von dieser Seite ausgeschlossen und akkumulieren auf der gegenüberliegenden Seite des Zellkortex. Mit den hier beschriebenen Experimenten versuchen wir zu verstehen, wie Lgl andere proteine an den Zellkortex dirigiert. Dazu werden wir lgl Bindungspartner über Immunpräzipitation und Massenspektroskopie identifizieren und sie mit den in Drosophile verfügbaren genetischen und zellbiologischen Methoden analysieren. Wir werden ferner Methoden entwickeln, die uns erlauben zu analysieren, wo in einer Zelle Lgl mit diesen Bindungspartnern interagiert. Ferner werden wir versuchen, Proteine in nur einer bestimmten region einer zelle zu inaktivieren um zu definieren, wo in der Zelle diese Proteine gebraucht werden. Diese Experimente sollen uns helfen, den Mechanismus der asymmetrischen Lokalisation und Segregation von Numb zu verstehen. Nachdem Numb im Menschen konserviert ist und kürzliche Experimente zeigten dass sein Maus Homologes für die Regulation des Pools neuronaler Stammzellen verantwortlich ist,. erwarten wir dass unsere Experimente von grosser medizinischer Relevanz sind, vor allem für potenzielle Ansätze der Stammzelltherapie.