Funktion von RuvBL1/2 in der mitotischen Chromatindekondensierung

• Antragsteller: Professor Dr. Wolfram Antonin
• Fachliche Zuordnung: Zellbiologie
• Förderung: Förderung von 2009 bis 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 107479298

In tierischen Zellen verändert sich der Zellkern während der Zellteilung funktionell und strukturell grundlegend: Mit Eintritt in die Mitose bricht die Kernhülle zusammen, das Chromatin kondensiert zu individualisierten Chromosomen, die vom Spindelapparat segregiert werden – Prozesse, die von einer Vielzahl von Arbeitsgruppen intensiv untersucht wurden und werden. Sehr viel weniger erforscht ist, wie am Ende der Mitose ein funktioneller Zellkern wieder entsteht, der seine vielfältigen Funktionen in der Interphase erfüllen kann. Hierzu müssen die stark verdichteten Chromosomen entpackt werden, essentiell für die Transkription und Vererbung der Erbinformation und somit von zentraler Bedeutung für die Zelle. Trotz ihrer Wichtigkeit für die Grundlagenforschung und der möglichen medizinische Relevanz ist die mitotische Chromatindekondensierung wenig untersucht. Sie wurde zwar früh zytologisch beschrieben, aber uns fehlt in weiten Teilen ein Verständnis der zugrundeliegenden molekulare Mechanismen.Wir haben den ATPase-Komplex RuvBL1/2 als wichtigen Chromatindekondensierungsfaktor identifiziert und charakterisiert. Durch SILAC blasierter Massenspektrometrie konnten wir eIF4A1, PKP1 und JUP als Proteine identifizieren, die mit RuvBL1/2 während der Chromatindekondensierung interagieren. Entsprechend inhibiert die Herunterregulation bzw. Depletion von eIF4A1, PKP1 und JUP die Chromatindekondensierung in Zellen und in biochemischen Experimenten. eIF4A1 ist eine RNA-Helikase der Translationsinitiation, aber unsere Daten deuten auf eine zusätzliche Rolle bei der Chromatindekondensierung, unabhängig von der Proteinsynthese, hin. PKP1 und JUP sind Desmosomenkomponenten, die auch im Zellkern lokalisiert sind, wobei deren genaue Funktion in diesem Kompartiment unklar ist.In diesem Projekt werden wir in zellulären Experimenten inklusive life cell imaging und mit biochemischen Methoden, wie einem zellfreien Rekonstitutionsassay für die mitotische Chromatindekondensierung analysieren, wie eIF4A1, PKP1 und JUP in der Dekondensierung funktionieren. Wir werden bestimmen, ob eIF4A1, PKP1 und JUP mit RuvBL1/2 in einem einzigen Dekondensierungskomplex agieren, oder ob es verschiedene Komplexe gibt, die unterschiedliche Aspekte der Chromatindekondensierung vermitteln. Wir werden untersuchen, ob eIF4A1, PKP1 und JUP wie RuvBL1/2 am Ende der Mitose am Chromatin lokalisieren, und wenn ja, welche Komponenten des/der Dekondensierungskomplexe(s) hierfür notwendig sind. Durch Depletion der Dekondensationskomponenten in Zellkulturzellen und im in vitro Dekondensierungsassay werden wir analysieren, in welche Abläufe am Ende der Mitose wie Chromatinentpackung, Wiederherstellung der Kernhülle, Wiederaufbau der Zellkernsubstrukturen usw. die Proteine involviert sind, und wie sie hier wirken. Wir wollen dadurch einen wenig untersuchten, aber wichtigen zellbiologischen Prozess verstehen, der notwendig ist, um die Zellkernstruktur und -funktion am Ende der Mitose wieder herzustellen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen