Chromosomenpaarung in der Meiose in C. elegans

Meiose ist jene spezialisierte Zellteilung, die gebraucht wird, um den Chromosomengehalt vor der Gametenfusion zu halbieren. Zwei Teilungen folgen einer Runde Replikation. Die erste ist speziell, da die elterlichen Chromosomen getrennt werden. Während einer ausgedehnten Prophase der ersten meiotischen Teilung wird eine physische Verbindung zwischen den elterlichen Chromosomen etabliert, welche die Segregation dieser zu den gegenüberliegenden Polen der meiotischen Spindel ermöglicht. Fehler in der Meiose führen zu Chromosomenmissegregation und Aneuploidien. Im Zentrum dieses Projektes steht die Identifikation von Genen welche in der frühen Phase der Meiose agieren, in der Erkennung und Paarung von homologen Chromosomen, eine Voraussetzung für Crossover Rekombination der Homologen. Kürzlich beschrieben wir ein spezielles Allele des C. elegans Kern Hüllen Proteins MTF-1/SUN-1, welches uns erlaubte diesem eine Rolle während der Homologensortierung zu zuordnen. We haben auch gefunden, dass mtf- 1/sun-1 Teil eines Regulationsmechanismus ist, welcher Synapse nur zwischen Homologen Chromosomen erlaubt. Wir würden gerne postulieren, dass in der mtf-1(jf18) Mutante, die in der SUN Domaine mutiert ist, eine Verbindung zwischen Zellkern und Zytoplasma fehlt, welcher wahrscheinlich Bewegung der Chromosmen via das Mikrotubuli/Dynein Zytoskelett ermöglicht. Mit diesem Projekt würden wir gerne unsere Studien weiterführen, um den molekularen Mechanismus, welcher, dieser SUN Domaine Mutation zu Grunde liegt, zu erforschen. Weiters würden wir gerne neue Komponenten identifizieren, welche zur Regulation der Homologensortierung benötigt werden. MTF-1/SUN-1 soll uns dazu als Ausgangspunkt dienen.

Meiose ist jene spezialisierte Zellteilung, welche zur Bildung von haploiden Keimzellen essentiell ist. Sie gleicht nicht nur die Verdopplung der Chromosomenanzahl nach der Befruchtung aus, sondern schafft auch genetische Diversität durch den reziproken Austausch von Abschnitten der väterlichen und mütterlichen Chromosomen. Defekte in der meiotischen Zellteilung führen zu Fehlern in der Verteilung der Chromosomen und sind daher die Hauptursache für Fehlgeburten und angeborene Defekte. Eine Verbindung zwischen den elterlichen homologen Chromosomen unterstützt die fehlerfreie Verteilung der Chromosomen in die Keimzellen. Diese wird ausgebildet, sobald sich homologe Chromosomen gefunden haben. Gleichzeitig werden Chromosomen über ein Ende an die Kernhülle angeheftet und von einem Bewegungsapparat außerhalb des Zellkerns gezogen, die SUN/KASH Brücke bildet die Verbindung zwischen Chromosomen und dem Bewegungsapparat aus. Wir haben eine Mutante im Matefin/sun-1 Gen (eine Komponente der SUN/KASH Brücke) studiert und konnten zeigen, daß Chromsomenbewegung gebraucht wird, um richtige Interaktionen elterlicher Chromosomen zu begünstigen und Falsche zu verhindern. Wird das gleiche Chromosom des anderen Elternteils als passend erkannt, bilden diese mit zusätzlichen Proteinen einen festen Komplex. Haben sich alle Paare gefunden, wird der Bewegungsapparat abgeschaltet, der Austausch der Erbinformation kann stattfinden. Hier wurden nicht nur in vivo Studien der Chromosomenbewegung durchgeführt, sondern auch die Eigenschaften des SUN Proteins studiert. Weiters wurde ein Regulationsmechanismus entdeckt, welcher das Zeitfenster, in dem Chromosomen bewegt werden, definiert.