Chromosome dynamics

Wie erlangen Chromosomen, in denen unsere Erbanlagen gespeichert sind, gleichzeitig ihre erstaunliche Stabilität und Flexibilität? Das Geheimnis liegt in ihrer Struktur und ihren Interaktionen mit Zellkernfaktoren, die die Zugänglichkeit verschiedener chromosomaler Bereiche kontrollieren und biegsame Achsen formen. Chromosomale Domänen wie zum Beispiel Kinetochore, Schlaufen und Achsenregionen oder Rekombinations-hotspots haben spezialisierte Aufgaben, und nur detaillierte biochemische und zellbiologische Untersuchungen können unser Verständnis für die korrekte Chromosomenaufgeteilung vertiefen. Um unser Forschungsfeld voranzubringen werden wir neueste Technologien anwenden. Noch kennen wir zu wenige der beteilten Faktoren und wissen nicht, wie sie mit Chromosomen interagieren. Ja, wir kennen nicht einmal die exakte molekulare Faltung der Chromosomen in der Zelle und können nur wenige chromosomale Vorgänge in vitro nachvollziehen. Unser Projektantrag zielt darauf ab, 1) Protein-Protein Wechselwirkungen systematisch mittels Dual-tag Immunreinigung, gefolgt von Massenspektroskopie zu untesuchen. Wir werden auch Proteine mit nachgewiesener Rolle in der Meiose, sowie Kandidaten, die aus unserer eigenen Arbeit hervorgehen untersuchen. 2) Weiters wollen wir Protein-DNA Interaktionen untersuchen. Chromatin, das spezifisch an unsere Protein-Komplexe bindet, gibt nach Hybridisierung auf Mikrochips Aufschluß über den Aufenthalt des Proteins in der lebenden Zelle. Die CCC Technik, aber auch Fluoreszenzmarker, die in die Chromosomen eingebracht werden, erlauben die Rekonstruktion der genauen Chromosomenstruktur in vivo. Unsere Untersuchungen führen wir an Modellorganismen durch, die Pilze, Würmer, Pflanzen und sogar Wimperntierchen umfassen und somit ein außergewöhnlich breites evolutionäres Spektrum darstellen. Alle Teilprojekte kreisen um das Thema der Chromosomendynamik. Die Regulation der Kinetochor-Mikrotubuli Interaktion und die Biochemie der Schwesterchromatidenkohäsion, die für die Chromosomenaufteilung von zentraler Bedeutung sind werden in Mitose und Meiose studiert. Chromosomenpaarung und Rekombination sind für die korrekte Aufteilung der Chromosomen in der ersten meiotischen Teilung wichtig. Im Wurm C. elegans werden wir eine Mutante die altersabhängige Chromosomenverteilungsdefekte zeigt untersuchen. In Pflanzen und Würmern wollen wir die chromosomalen Regionen identifizieren, an denen präferentiell Rekombination stattfindet. Die Untersuchung künstlicher Mini-chromosomen in der Hefe wird die Minimalanforderungen erfolgreicher genetischer Rekombination definieren, während das Wimperntierchen Tetrahymena uns zeigen soll, welche Charakteristika der Meiose konserviert sind. Unsere Untersuchungen sind auch eingebunden in das Bestreben die molekularen Mechanismen verschiedener genetischer Defekte beim Menschen zu verstehen. So ist die Fehlverteilung von Chromosomen der Hauptgrund für Fehlgeburten und Down`s Syndrom. Außerdem haben die meisten Krebszellen eine veränderte Chromosomenzahl. All dies zeigt, daß wir mehr über die Chromosomenaufteilung wissen müssen, wenn wir die Ursachen dieser "molekularen Unfälle" verstehen wollen.