Die räumliche Organisation der Centrosomen durch Centrosome-Kohäsion und ihre Anheftung an die Kernmembran.

• Antragsteller: Professor Dr. Elmar Schiebel
• Fachliche Zuordnung: Zellbiologie
• Förderung: Förderung seit 2016
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 298572189

Centrosomen sind essentielle Organelle menschlicher Zellen, die Mikrotubuli organisieren. Centrosomen habe essentielle Funktionen bei der Ausbildung der mitotischen Spindel und der Chromosomentrennung. Dementsprechend können Centrosomendefekte wie Centrosomenamplifikationen zu Krankheiten z.B. Mikrozephalie und Krebs führen. Centrosomen werden nur einmal im Zellzyklus einer Zelle dupliziert. Während der Interphase werden die beiden Centrosomen durch den Centrosomenlinker und einem von den Mikrotubuli abhängigen Mechanismus in eine Mikrotubuli-organisierende Einheit verknüpft. Diese Centrosomenkohäsionsmechanismen werden durch die Kinase NEK2 in der G2/Prophase des Zellzyklus aufgelöst. Der Centrosomenlinker besteht aus einer Reihe von Proteinen einschließlich C-Nap1, Rootletin und CEP68. Vor kurzem entdeckten wir, dass das konservierte centrosomale Protein Ninein eine weitere Linkerkomponente ist. Im Linker wirkt Ninein nachgeschaltet zu C-Nap1 allerdings parallel zu Rootletin/CEP68. Die ring-ähnliche Organisation von Ninein am Centrosom indiziert, dass Ninein wahrscheinlich nicht direkt die beiden Centrosomen miteinander verknüpft. Die Verknüpfung erfolgt wahrscheinlich durch eine weitere, bisher unbekannte Linkerkomponente. Trotz der relativ komplexen Zusammensetzung des centrosomalen Linkers, führt dessen Verlust nur zu schwachen Defekten bei menschlichen Zellen in Kultur. Redundante Mechanismen kompensieren wahrscheinlich den Verlust des centrosomalen Linkers. Unsere vorläufigen Daten sprechen zudem dafür, dass der centrosmale Linker in Zellen besonders wichtig wird, die einem anspruchsvolleren Spindelassemblierungsweg folgen, weil zum Beispiel eine Centrosomenamplifikation vorliegt. Dies ist vor allem bei der Inhibition des Kinesins HSET der Fall, das überzählige Centrosomen in der Mitose in zwei Spindelpole zusammenführt. Diese Beobachtung führte zu dem Modell, dass überlappende Mechanismen der räumlichen Organisation von Centrosomen in G2 und Mitose zusammen die Spindelausbildung und Chromosomentrennung organisieren. In diesem Antrag werden wir zuerst Proteine, die mit Ninein interagieren, auf ihre Funktion als Linkerkomponente untersuchen. Wir haben schon ein Ninein-Affinitätsreinigung/Massenspektrometrieanalyse durchgeführt und sind dabei unter anderen auf den Augminkomplex als mögliche Linkerkomponente gestoßen. Zudem werden wir untersuchen, wie verschiedene Prinzipien der räumlichen Organisation von Centrosomen bei der Ausbildung der mitotischen Spindle (Centrosomlinker, der Microtubuliweg, Centrosom-Kernmembranverankerung und HSET) zusammenwirken. Schließlich werden wir testen, wie eine länger anhaltende Centrosomenkohäsion (NEK2 knockout) die anderen Prinzipien der räumlichen Organisation von Centrosomen beeinflusst. Zusammengefasst werden diese Ansätze zu einem neuen Verständnis der Ausbildung der mitotischen Spindle führen. Sie werden zudem zeigen, wie Krebszellen mit Centrosomenamplifikationen selektiv ausgeschaltet werden können.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen