Regulierung der Kinetochor-Funktion in Anaphase

Kinetochore vermitteln die Interaktion zwischen DNA und Mikrotubuli während der Zellteilung und sind essentiell für die korrekte Segregation der Chromosomen. Obwohl bereits über 100 Proteine des humanen Kinetochors bekannt sind, sind die Mechanismen, wie sich die beteiligten Komponenten und das Kinetochor als Einheit rapide auf molekularer Ebene auf die unterschiedlichen Anforderungen während der Stadien der Chromosom Segregation einstellen, nicht vollkommen bekannt. Mittels Vergleich zwischen des Metaphaphase- und des Anaphase- Kinetochors werde ich die notwendigen Faktoren für die Segregation der Schwesterchromatiden und der Kinetochor-Funktion charakterisieren. Zunächst werde ich ausgewählte Kinetochor- Proteine mittels RNA- interferenz ausschalten um essentielle Protein-Komponenten zu identifizieren. Über Fusionen der Zielgene mit speziellen Sequenzen werde ich in der Lage sein, diese akut zu entfernen um somit deren Anaphase-spezifische Funktion zu erforschen ohne einer eventuell früheren Rolle des Proteins in der Mitose zu beeinflussen. Weiterhin werde ich die Änderungen der Zusammensetzung und Phosphorylierung von Kinetochoren, die mit Anaphase eintreten, analysieren und die Konsequenz einer Manipulation mittels (1) spezifischer Kinase-Inhibitoren, (2) veränderter Kinase-Lokalisierung und Aktivität oder (3) Inhibierung der Phosphatasen, bestimmen. Die vorgeschlagene Studie wird einen wesentlichen Beitrag zum Verständnis darstellen, wie sich Kinetochore von Metaphase zu Anaphase molekularbiologisch verändern, um das Erbgut korrekt in die Tochter-Zellen zu verteilen.

Diese Studie führte zu neuen Erkenntnissen, wie das genetische Material von Mutter- an Tochterzellen physisch weitervererbt wird. Für das Wachstum eines Organismus ist es notwendig, die Anzahl der Zellen zu erhöhen. Dies geschieht über Zellteilung, wobei die Mutterzelle sich in zwei Tochterzellen spaltet. Dafür erstellt die Mutterzelle eine vollständige Kopie der genetischen Informationen vor einer Zellteilung. Chromosomen sind Träger dieser genetischen Informationen, die die physischen Eigenschaften eines Individuums bestimmen, und müssen korrekt an die Tochterzellen weitergegeben werden. In dieser Studie befassten wir uns mit dem physischen Verteilungsprozess der Chromosomen. Während der Zellteilung bewegen sich die identen Kopien der Chromosome in gegensätzliche Richtungen, um eine geographische Trennung der Chromosenreplikate vor der Zellspaltung zu erlangen und die Vererbung je eines vollständigen Chromosomensets an die Tochterzellen zu gewährleisten. Unsere Beobachtungen zeigten, dass - obwohl die Zellteilung ein fundamentaler Prozess ist - die Charakteristik der Chromosomenbewegungen überraschenderweise je nach Zelltyp variiert. Unsere Studie konnte weiterhin zeigen, dass ein übergeordnetes Regelungssystem die Chromosomenbewegung mittels eines chemischen Phosphorylierungs-Prozesses beeinflusst. Dieses Regelungssystem ist besonders wichtig für die Koordination des Zeitpunktes, zu dem sich die Chromosomenreplikate in entgegengesetzten Richtungen bewegen. Diese Arbeit führte zu einem besseren mechanistischen Verständnis der Weitergabe der genetischen Informationen. Dies ist auch von besonderem Interesse für die Therapieentwicklung bei Krankheiten wie Krebs, bei der besonders häufig Fehler während der Weitergabe der Chromosomen auftreten.