Funktion und Regulation des Spindelpositionierung checkpoints (SPOC) Kinase Kin4 der Bäckerhefe

• Antragstellerin: Professorin Dr. Gislene Pereira
• Fachliche Zuordnung: Zellbiologie
• Förderung: Förderung von 2011 bis 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 200342907

In dem Modellorganismus Bäckerhefe S. cerevisiae wird die Position der mitotischen Spindel durch den Spindel Position Checkpoint (SPOC) überprüft. Der SPOC sorgt dafür, dass Zellen die Mitose nicht verlassen, wenn die mitotische Spindel nicht entlang der Längsachse der Zelle ausgerichtet ist. SPOC-Defekte verursachen genetische Instabilität und beeinträchtigen die Überlebensfähigkeit der Zelle. Obwohl noch unklar ist, ob SPOC-artigen Checkpoints auch in anderen asymmetrisch teilend Zellen, wie Stammzellen, vorhanden sind, wurde eine Verzögerung des Zellzyklus nach Spindel Fehlausrichtungen in Drosophila und menschlichen Zelllinien in Kultur beschrieben. Dies impliziert, dass SPOC-artige Mechanismen auch in menschlichen Zellen eine ordnungsgemäße Zellteilung gewährleisten. Es ist daher wichtig, die molekularen Mechanismen des SPOCs zu verstehen. In der ersten Förderphase haben wir neuartige SPOC Komponenten und Regulatoren der SPOC-Kinase Kin4 identifiziert. Wir haben das 14-3-3 Protein Bmh1, das den Bub2-Bfa1 GAP Komplex am Hefezentrosom reguliert, als SPOC Regulator identifiziert und die Funktion genauer untersucht (publiziert in Mol. Biol. Cell). Darüber hinaus etablierten wir die Föster-Resonanzenergietransfer (FRET) zur in vivo Analyse der Wechselwirkungen von SPOC Komponenten am Hefezentrosom. Zudem entwickelten wir ein in silico-Modell, das den SPOC mathematisch beschreibt (publiziert in Mol. Syst. Biol.). Die Ziele der nächsten Förderperiode sind: A) Die Analyse der neu-identifizierten SPOC-Komponenten mittels genetischer Ansätze, Live Cell Imaging und in vitro Ansätzen. Ziel ist es, den gesamten SPOC-Weg auf molekularer Ebene zu verstehen. B) Wir werden die molekulare Funktion von Proteinkinasen, die Kin4 Phosphorylierung und regulieren, einschließlich der mitotischen Cyclin-abhängigen Kinase (Cdk1), molekular definieren. Die Phosphorylierung von Kin4 durch die Zellzykluskinase Cdk1 impliziert dass der SPOC zellzyklus-abhängig reguliert wird. C) Wir werden die Interaktion der beiden SPOC Komponenten Bub2 und Bfa1 mit Komponenten des Zentrosoms in vivo mittels FRET untersuchen. Diese FRET Messungen werden klären, ob das Zentrosom der Sensor von Spindelorientierungsdefekten ist. Diese Studien sind wichtig, weil sie auf molekularer Ebene klären werden, wie Zellen Orientierungsdefekte der mitotischen Spindel messen und den Defekt an die Zellzyklusmaschine weiterleiten. Da eine Verzögerung bei der Zellzyklusverlauf bei Spindelorientierungsdefekten auch für Drosophila Keimbahn-Stammzellen und Säugerzellen beschrieben wurde, erwarten wir, dass unsere Studien dazu beitragen werden, konservierte SPOC-artigen Mechanismen in anderen Organismen zu identifizieren.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen