Molekularanalyse Zentrosomaler Strukturen in der Interphase

Zentrosomen sind die wichtigsten Mikrotubuli-organisierenden Zentren in tierischen Zellen und tragen zur mitotischen Spindelanordnung und Zellteilung, aber auch zur Zellmotilität, Polarität, zum intrazellulären Transport und zur Positionierung von Organellen bei. Innerhalb des Zentrosoms werden die Mikrotubuli- Nukleation und -Verankerung durch das sogenannte perizentriolare Material (PCM) vermittelt, das von einem Zentriolenpaar rekrutiert wird. Frühere Arbeiten an den Modellorganismen C. elegans und Drosophila haben dazu beigetragen, die grundlegenden molekularen Mechanismen zu definieren, die dem Zentriolaufbau sowie dem Aufbau und der Funktion des mitotischen PCM zugrunde liegen. Im Gegensatz dazu ist die Interphasen- PCM-Assemblierung weder im Zusammenhang mit kanonischen Zentriol-organisierten Zentrosomen noch im Zusammenhang mit den acentriolaren PCM-Ansammlungen, die auf zentriolaren Satelliten gefunden oder an andere zelluläre Orte in differenzierten Zellen umverteilt werden, noch wenig verstanden. Der Schwerpunkt dieses Einzelprojekts liegt auf der Charakterisierung von Interphase-Zentrosomenstrukturen, sowohl kanonischer als auch nicht-kanonischer Art, unter Nutzung der in C. elegans und Drosophila verfügbaren Werkzeuge und Methoden. Das Projekt gliedert sich in zwei Ziele, eine molekulare Charakterisierung des Zusammenbaus von Interphase-Zentrosomen und Zentrosomen-verwandten Strukturen in frühen Embryonen und späteren Entwicklungsstadien von C. elegans (Ziel 1) und des Zusammenbaus und der Funktion von zentriolaren Satelliten in C. elegans und Drosophila, aufbauend auf der Identifizierung von Orthologen der Kernstrukturkomponente PCM1 in diesen Spezies (Ziel 2). Ziel 1 umfasst die Anwendung von In-vivo-Mikroskopie, näherungsabhängiger Interaktionskartierung und gezieltem Proteinabbau, um Interphase-Zentrosomen zu untersuchen, wobei die zugrunde liegenden molekularen Mechanismen mit denen verglichen werden, die den mitotischen PCM-Aufbau antreiben. Ziel 2 konzentriert sich auf die Charakterisierung von PCM1-Orthologen, wobei versucht wird, konservierte Merkmale, die der PCM1- Funktion bei allen Arten zugrunde liegen, zu identifizieren. Es beinhaltet außerdem eine Charakterisierung der In-vivo- und In-vitro-Dynamik von PCM1 und PCM1-enthaltenden zentriolaren Satelliten, wobei versucht wird, eine alternative Hypothese für den Satellitenaufbau basierend auf den Prinzipien der Flüssig-Flüssig- Phasentrennung zu bewerten. Die Stärken wirbelloser experimenteller Modelle wurde bisher nicht umfassend auf Interphase-Zentrosomen angewendet. Angesichts der evolutionären Konservierung grundlegender Zellstrukturen werden alle Erkenntnisse unser Verständnis einer biomedizinisch wichtigen Zellorganelle verbessern.