Funktion von Cyclin-B3 in Oozyten

• Antragsteller: Professor Dr. Thomas Mayer
• Fachliche Zuordnung: Zellbiologie
• Förderung: Förderung seit 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 456916924

Cycline spielen eine zentrale Rolle in der Zellzyklusregulation, da sie mit Cyclin-abhängigen Kinasen (CDKs) Komplexe bilden und aktivieren. Weibliche Mäuse mit einem Knock-out im Cyclin-B3 Gen (Ccnb3-/-) sind lebensfähig, jedoch steril. Ursache hierfür ist, dass Ccnb3-/- Oozyten aufgrund ineffizienter Aktivierung der Ubiquitin-Ligase APC/C in der Metaphase der ersten meiotischen Teilung arretieren. Dieser Zellzyklusdefekt kann durch die Expression von sowohl Maus Cyclin-B3 als auch von Cyclin-B3 aus Xenopus laevis aufgehoben werden. Diese Beobachtung deutet darauf hin, dass die Funktion von Cyclin-B3 evolutionär konserviert ist. Das übergeordnete Ziel dieses Projekts ist es, die Funktion von Cyclin-B3 in der weiblichen Meiose auf molekularer Ebene im Detail zu verstehen. Zu diesem Zweck werden wir einerseits Untersuchungen im Xenopus Eiextrakt mit in vitro Experimenten kombinieren. Das Xenopus Eiextrakt-System eignet sich ideal für diese Untersuchungen, da es ermöglicht, Proteine durch die Zugabe von mRNA zu exprimieren bzw. durch Immunodepletion zu entfernen und sich der Zellzyklusstatus des Extrakts mit hoher zeitlicher Auflösung präzise bestimmen lässt. In vitro Rekonstitutionsuntersuchungen werden Aufschluss darüber geben, welche Zellzyklusproteine direkt von Cdk/Cyclin-B3 reguliert werden. Die Bestimmung der Struktur von Cyclin-B3 durch unseren Kollaborationspartner Andreas Boland wird von zentraler Bedeutung sein, um zu verstehen, welche strukturellen Merkmale für die Substratspezifität von Cdk/Cyclin-B3 verantwortlich sind. In einem zweiten, parallelen Ansatz werden wir die gewonnenen mechanistischen Einblicke auf die Situation in der intakten Xenopus Oozyte übertragen. Unsere Kollaborationspartnerin Katja Wassmann wird diese Untersuchungen in Mausoozyten durchführen. Basierend auf unseren umfangreichen Vorarbeiten postulieren wir, dass Cyclin-B3 den APC/C in der Meiose aktiviert, indem es den Abbau des APC/C Inhibitors XErp1/Emi2 vermittelt. Um dieses Modell zu validieren, werden wir Methoden entwickeln, um die Expression von Cyclin-B3 und/oder XErp1 zu unterdrücken und mutante Varianten dieser Proteine in Xenopus Oozyten zu exprimieren. Die resultierenden funktionellen Konsequenzen werden mittels detaillierter biochemischer und mikroskopischer Zellzyklusanalysen untersucht. Aufgrund unserer langjährigen Forschung zur Zellzyklusregulation im Modellorganismus Xenopus laevis verfügen wir über die erforderliche Expertise sowie alle dafür notwendigen Reagenzien.Die Kombination komplementärer Untersuchungsmethoden und Modellorganismen wird uns in die Lage versetzen, die Frage nach der molekularen Funktion von Cyclin-B3 in der weiblichen Meiose umfassend zu beantworten. Diese Erkenntnisse werden nicht nur für unser Verständnis der Funktion der unterschiedlichen B-Typ Cycline während der Meiose von zentraler Bedeutung sein, sondern auch für unser generelles Verständnis der regulatorischen Mechanismen der Zellzykluskontrolle.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen