Analyse von AtMND1 in Arabidopsis thaliana

Organismen die sich sexuell reproduzieren durchlaufen in der Entwicklung ihrer Gameten eine spezielle Zellteilung, die Meiose. Bei der Meiose werden muetterliches und vaeterliches Erbgut repliziert, rekombiniert und, in zwei aufeinander folgenden Zellteilungen, auf vier Tochterzellen aufgeteilt. Die Chromosomenzahl, in den dabei entstehenden Gameten, wird bei diesem Prozess halbiert. Fehler im meiotischen Zellteilungsprozesz fuehren zu Gameten mit abnormalem DNA Gehalt, zu Zelltod und zu Sterilitaet. Mnd1 ist ein wichtiges meiotisches Protein, das beim Austausch genetischer Information, der homologen Rekombination von Chromosomen, eine Rolle spielt. Studien in S. cerevisae haben gezeigt, dasz Inaktivierung von Mnd1 die homologe Rekombination blockiert. Die hier gezeigten Vorarbeiten belegen, dasz das Mnd1 Protein auch in Pflanzen eine bedeutende Rolle spielt. Mutation des korrespondierenden Gens, AtMND1, fuehrt zu Sterilitaet. Die vorgelegte Studie beschreibt die Charakterisierung von Mnd1 in der Modellpflanze Arabidopsis thaliana. Diese Pflanze hat maszgebliche Vorteile zum Studium der Meiose, da sie molekularen, zytologischen und genetischen Analysemethoden zugaenglich ist. Auch wirken sich, soweit bis jetzt bekannt, Mutationen in Genen die fuer meiotisch aktive Proteine kodieren nicht auf die Fortsetzung des meiotischen Zellzyklus aus, und somit koennen alle Stadien der Meiose studiert werden. Weiters hat sich gezeigt, dasz einfache Modellorganismen, wie S. cerevisae, nicht die komplexen Interaktion von Proteinen in hoeheren Eukaryonten repraesentieren. Somit ist fuer ein tieferes Verstaendnis der Funktion meiotischer Proteine, und auch fuer das Identifizieren von neuen, unbekannten Interaktionspartnern, die Analyse verschiedener Organismen unabdingbar. Die folgenden Fragestellungen zur Charakterisierung von Mnd1 in A. thaliana (AtMnd1) werden in dem vorgelegten Projekt bearbeitet: (1) Welcher Defekt ist die Ursache fuer die Sterilitaet der atmnd1 Mutanten? (2) Zu welchem Zeitpunkt waehrend der Meiose ist AtMnd1 aktiv? (3) Wo befindet sich AtMnd1 und ist seine Lokalisation von anderen Proteinen abhaengig? (4) Mit welchen Proteinen interagiert AtMnd1? Die Experimente, die in diesem Projektantrag beschrieben werden, repraesentieren die erste Charakterisierung von Mnd1 in Pflanzen und werden das Verstaendis fuer seine Funktion und fuer Meiose im allgemeinen erweitern.

Organismen die sich sexuell reproduzieren durchlaufen in der Entwicklung ihrer Gameten eine spezielle Zellteilung, die Meiose. Bei der Meiose werden mütterliches und vaeterliches Erbgut repliziert, rekombiniert und, in zwei aufeinander folgenden Zellteilungen, auf vier Tochterzellen aufgeteilt. Die Chromosomenzahl, in den dabei entstehenden Gameten, wird bei diesem Prozess halbiert. Fehler im meiotischen Zellteilungsprozesz fuehren zu Gameten mit abnormalem DNA Gehalt, zu Zelltod und zu Sterilitaet. Mnd1 ist ein wichtiges meiotisches Protein, das beim Austausch genetischer Information, der homologen Rekombination von Chromosomen, eine Rolle spielt. Studien in S. cerevisae haben gezeigt, dasz Inaktivierung von Mnd1 die homologe Rekombination blockiert. Die hier gezeigten Vorarbeiten belegen, dasz das Mnd1 Protein auch in Pflanzen eine bedeutende Rolle spielt. Mutation des korrespondierenden Gens, AtMND1, fuehrt zu Sterilitaet. Die vorgelegte Studie beschreibt die Charakterisierung von Mnd1 in der Modellpflanze Arabidopsis thaliana. Diese Pflanze hat maßgebliche Vorteile zum Studium der Meiose, da sie molekularen, zytologischen und genetischen Analysemethoden zugänglich ist. Auch wirken sich, soweit bis jetzt bekannt, Mutationen in Genen die fuer meiotisch aktive Proteine kodieren nicht auf die Fortsetzung des meiotischen Zellzyklus aus, und somit können alle Stadien der Meiose studiert werden. Weiters hat sich gezeigt, dasz einfache Modellorganismen, wie S. cerevisae, nicht die komplexen Interaktion von Proteinen in hoeheren Eukaryonten repräsentieren. Somit ist fuer ein tieferes Verständnis der Funktion meiotischer Proteine, und auch fuer das Identifizieren von neuen, unbekannten Interaktionspartnern, die Analyse verschiedener Organismen unabdingbar. Die folgenden Fragestellungen zur Charakterisierung von Mnd1 in A. thaliana (AtMnd1) werden in dem vorgelegten Projekt bearbeitet: 1. Welcher Defekt ist die Ursache fuer die Sterilitaet der atmnd1 Mutanten? 2. Zu welchem Zeitpunkt waehrend der Meiose ist AtMnd1 aktiv? 3. Wo befindet sich AtMnd1 und ist seine Lokalisation von anderen Proteinen abhaengig? 4. Mit welchen Proteinen interagiert AtMnd1? Die Experimente, die in diesem Projektantrag beschrieben werden, repräsentieren die erste Charakterisierung von Mnd1 in Pflanzen und werden das Verstaendis fuer seine Funktion und fuer Meiose im allgemeinen erweitern.