Funktion von eIF4A1/2 am Ende der Mitose und der Chromatindekondensierung

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

In tierischen Zellen verändert sich der Zellkern während der Zellteilung funktionell und strukturell grundlegend: Zu Beginn der Mitose zerfällt die Kernhülle, und das Chromatin kondensiert zu individualisierten Chromosomen, die vom Spindelapparat segregiert werden, Prozesse, die von zahlreichen Arbeitsgruppen intensiv untersucht wurden. Im Gegensatz dazu ist viel weniger bekannt darüber, wie am Ende der Mitose ein funktioneller Zellkern wiederhergestellt wird, der in der Interphase seine vielfältigen Funktionen erfüllen kann. Dazu müssen die stark verdichteten Chromosomen entpackt werden, was entscheidend für die Transkription und Vererbung der Erbinformation ist und somit eine zentrale Rolle für das Überleben der Zelle spielt. Trotz ihrer Bedeutung für die Grundlagenforschung sowie möglicher medizinischer Relevanz bleibt die mitotische Chromatindekondensation weitgehend unerforscht. Während sie frühzeitig zytologisch beschrieben wurde, fehlt es uns in weiten Teilen an einem Verständnis der zugrunde liegenden molekularen Mechanismen. In der vorherigen Förderperiode haben wir die DEAD-Box-Helikasen eIF4A1/2 als wesentliche Faktoren für die Chromatindekondensation am Ende der Mitose identifiziert. In diesem Kontext fungiert eIF4A1/2 als RNA-Chaperon, das sowohl die Zusammensetzung und wahrscheinlich Fluidität der Perichromatinschicht, eines RNA-Protein-Kondensats an der Oberfläche mitotischer Chromosomen reguliert. Bemerkenswert ist, dass diese Aktivität von eIF4A1/2 unabhängig von seinen gut charakterisierten Funktionen bei der Translationsinitiierung agiert, jedoch entscheidend für die dynamische Reorganisation des Chromatins beim Übergang aus der Mitose heraus ist. Aufbauend auf diesen Erkenntnissen werden wir nun den genauen Zeitpunkt und Ort des Wirkens von eIF4A1/2 während der Mitose bestimmen und dessen funktionale Auswirkungen auf RNA-Kondensate im Perichromatin sowie deren Beitrag zur Chromatindynamik untersuchen. Hierfür werden wir eine induzierbare eIF4A1-Degron-Zelllinie verwenden, welche einen schnellen Abbau von eIF4A1 ermöglicht. Durch RNA-Immunpräzipitationen werden wir spezifische RNAs identifizieren, die während der Mitose von eIF4A1/2 reguliert werden, und ihre Rolle bei der Chromatindekondensation analysieren. Zudem werden wir synergistische Interaktionen zwischen Ki-67, dem zentralen Organisator der Perichromatinschicht, und eIF4A1/2 bei der Regulierung der Chromatinstruktur während Zellteilung und am Ende der Mitose untersuchen. Unsere Forschung hat zum Ziel, diesen wenig verstandenen aber kritischen zellbiologischen Prozess zu beleuchten, welcher unerlässlich für die Wiederherstellung von Kernstruktur und -funktion ist.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen