Die Rolle membranverformender "reticulon homology domain"-Proteine in der Kernhüllendynamik und im Verlauf der Mitose

• Antragstellerin: Dr. Anne-Lore Schlaitz
• Fachliche Zuordnung: Zellbiologie
• Förderung: Förderung seit 2014
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 265090024

Membrangebundene Organellen haben charakteristische Formen und intrazelluläre Verteilungen, die mit ihren spezifischen Funktionen korrelieren. Organellen erfahren während der Zellteilung erhebliche Transformationen. Die Kernhülle zerfällt beim Eintritt in die Mitose und ihre membranassoziierten Komponenten verteilen sich im endoplasmatischen Retikulum (ER). Währenddessen nimmt die Membranverkrümmung im ER zu und das ER wird weitgehend von der mitotischen Spindel ausgeschlossen. Gleichzeitig zerfallen auch Kernporenkomplexe (NPCs). Nach der Chromosomensegregation assoziiert ER-Membran mit Chromatin, um eine neue Kernhülle zu bilden; NPCs werden in der sich bildenden Kernhülle wieder zusammengesetzt. Dieser Prozess erfordert lokale Induktion und Stabilisierung hoher Membranverkrümmung. Die Proteine REEP3 und REEP4 bewirken eine hohe Krümmung in der ER-Membran und positionieren das ER während der Mitose, sind aber für die Interphasen-Morphogenese des ERs nicht erforderlich. REEP4 (aber nicht REEP3) lokalisiert zudem an der inneren Kernmembran und fördert die NPC-Bildung am Ende der Mitose. Ich plane, die Mitose-spezifische Interaktionspartner und post-translationale Modifikationen von REEP3/4 sowie die molekularen Mechanismen der REEP4-Assoziation mit der inneren Kernmembran zu analysieren, um zu verstehen, wie die verschiedenen mitotischen Funktionen von REEP3/4 reguliert werden (Aim 1). ER-Röhren treten während der Mitose vorübergehend in den Spindelbereich ein und bewegen sich in Richtung der Metaphasen-Chromosomen. In diesen ER-Röhren, die wir als "Spindel-ER" bezeichnen, sind Proteinen angereichert, die frühe Schritte der Kernhüllenneubildung vermitteln. Ich schlage vor, die Eigenschaften und Determinanten des Spindel ERs zu untersuchen und zwei Hypothesen für die Funktion von Spindel-ER zu testen: (1) es könnte ein früher Vorläufer der Kernhüllenneubildung sein, der das schnelle Binden der ER-Membran an die Chromosomen in der Anaphase fördert, (2) es könnte der Kommunikation zwischen der Spindel und membrangebundenen Organellen dienen, und in späten Phasen der Mitose die Reorganisation der Organellen mit der Chromosomensegregation koordinieren (Aim 2). Insgesamt zielt das vorgeschlagene Projekt darauf ab zu definieren, wie die morphologischen Transformationen des ER während der Mitose gesteuert und mit dem Zellteilungsprogramm koordiniert werden und wie das ER mit der Zellteilungs-Maschinerie interagiert. Unsere Ergebnisse werden neue Einblicke in die Regulation membranverformender Proteine liefern und dazu beitragen, die Rolle membrangebundener Organellen während der Mitose zu definieren. Sie können zudem einen Ausgangspunkt für das Verständnis der Kontrolle anderer mitotischer Membrantransformationen bieten.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen