Das Dissolvasome in C. elegans Meiose

Die präzise Verteilung der Chromosomen in die Gameten ist essentiell für Fertilität und GesundheitdesMenschen. Diemeiotische Zellteilung unterstützt die korrekte Chromosomenverteilung und genetische Diversität. Auf eine Replikationsrunde folgen zwei Teilungen: in der ersten werden die elterlichen homologen Chromosomen und in der zweiten die Schwesterchromatiden verteilt. Meiotische crossovers (CO) zwischen elterlichen Homologen unterstützen deren korrekte Orientierung, sodass die meiotische Spindel die Homologen zu gegenüberliegenden Polen ziehen kann. Programmierte Induktionvon DNA Doppelstrang Brüchen,wird gefolgt von Ressektionsschritten, um einzelsträngige DNA Überhänge zu generieren. Diese invadieren dann eine Chromatide des elterlichen Homologs und verwendet diese als Reparaturvorlage. Schlussendlich entsteht in Folge dieses Reparaturvorganges eine DNA double Holliday junction (dHJ). Durch Auflösung derer kann dann ein CO oder ein non-CO Produkt entstehen, je nachdem wo die Resolvase schneidet. Es werden wesentlich mehr Brüche induziert als schlussendlich COs entstehen. Die Anzahl und die Position der COs ist kritisch für korrekte Chromosomensegregation. Wie COs reguliert werden, verstehen wir noch nicht sehr gut. Non- COs können auch mit Hilfe des dHJ Dissolvasomes entstehen. Sowohl das Fehlen des COs als auch unreparierte DNA Läsionen führen zu Chromosomen Missegregation und genomischer Instabilität, daher ist effiziente Kontrolle essentiell. Das dHJ Dissolvasome besteht aus einer Topoisomerase, der Bloom Helicase und RMI1/2, zwei Komponenten die eine Art Gerüst bilden. Das Dissolvasome baut dHJs in vitro ab und führt zu non-CO" Auflösung von dHJ Intermediaten während der Mitose. In vivo Daten zum Dissolvasome in tierischen Meiosen gibt es noch sehr wenige. Wir haben einige Mutanten im C. elegans Homologen von RMI1 (RMH-1) isoliert. Diese erlauben uns nun die Rolle vom Dissolvasome in einen tierischen Modellsystem zu studieren, welches den Vorteil hat, dass man Genetik mit hochauflösender Mikroskopie gut kombinieren kann. Die ersten Vorergebnisse zeigten, dass Chromosomen dieser Mutanten einen Überschuss an rekombinogenen Verbindungen zeigten, gleichzeitig aber auch Chromosomenfragmentierung. Dieses deutet auf eine unerwartete CO- schützende Rolle des Dissolvasomes hin. Damit übereinstimmend konnten wir RMH-1 auch an chromosomalen CO-Stellen finden. Daher möchten wir die Zusammensetzung des Komplexes, dessen Regulation und Zusammenspiel mit anderen CO-Faktoren studieren. RMH-1 ist ein robuster Marker für hochauflösende Mikroskopie, der die dHJ markiert. Mit dieser Studie wollen wir das Wissen über den konservierten Dissolvasome Komplex erweitern.

Ungenaue Verteilung der Chromosomen in die Gameten führt zu Infertilität, embryonaler Letalität und Syndromen, die mit geistiger Retardation einhergehen. Die meiotische Zellteilung unterstützt die korrekte Chromosomenverteilung und genetische Diversität. In der ersten meiotischen Teilung werden die elterlichen homologen Chromosomen und in der zweiten die Schwesterchromatiden verteilt. Meiotische crossovers (COs) zwischen elterlichen Homologen sind wesentlich für deren korrekte Verteilung in die Keimzellen. Programmierte Induktion von DNA Doppelstrang Brüchen, wird gefolgt von Ressektionsschritten, um einzelsträngige DNA Überhänge zu generieren. Diese invadieren dann eine Chromatide des elterlichen Homologs und verwendet diese als Reparaturvorlage. Schlussendlich entsteht in Folge dieses Reparaturvorganges eine DNA Double Holliday Junction (dHJ). Deren Auflösung kann dann zu einem CO oder ein non-CO Produkt führen, je nachdem wo DNA Schnitte gesetzt werden. Es werden wesentlich mehr Brüche induziert als schlussendlich COs entstehen. Sowohl das Fehlen von COs als auch unreparierte DNA Läsionen führen zu Chromosomen Fehlverteilungen und genomischer Instabilität, daher ist effiziente Kontrolle essentiell. Wie COs reguliert werden, verstehen wir noch nicht sehr gut. Non-COs können auch mit Hilfe des dHJ Dissolvasomes entstehen. Das dHJ Dissolvasome besteht aus einer Topoisomerase, der Bloom Helicase und RMI1/2, zwei Komponenten die eine Art Gerüst bilden. Das Dissolvasome baut dHJs in vitro ab und führt zu non-CO" Auflösung von dHJ Intermediaten während der Mitose. Wir haben einige Mutanten im C. elegans Homologen von RMI1 isoliert. Das Studium von RMI1 Mutanten und die Lokalisierung von RMI1 haben uns ermöglicht, die Rolle von RMI1 in einem tierischen in vivo Modellsystem zu studieren. Das Fehlen des meiotischen Dissolvasomes führt zu meiotischer Chromosomenfehlverteilung und reduzierter Fruchtbarkeit.