Funktionelle Analyse der Drosophila melanogaster Condensin Untereinheit Cap-G

• Antragsteller: Professor Dr. Stefan Heidmann
• Fachliche Zuordnung: Zellbiologie
• Förderung: Förderung von 2009 bis 2020
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 157904188

Die akkurate Verdopplung und Segregation der Chromosomen während der Zellzyklen ist eine klare Voraussetzung für die genetische Stabilität im Rahmen eines Organismus, wie auch innerhalb von Populationen. Unter den vielen Komponenten, die als Regulatoren dieser Prozesse bekannt sind findet sich der heteropentamere Condensin-Komplex, der für die korrekte Strukturierung der mitotischen Chromosomen als Voraussetzung für eine ordnungsgemäße Verteilung des genetischen Materials eine entscheidende Rolle einnimmt. Viele Organismen beherbergen zwei solcher Condensin-Komplexe (Condensin I und II), die beide eine entscheidende Rolle bei der Chromosomenverteilung spielen. In der Fliege Drosophila melanogaster fehlt jedoch eine Condensin II Komponente, die als Cap-G2 bezeichnet wird. Wir konnten zeigen, dass die entsprechende Untereinheit des Condensin I Komplexes (Cap-G) nicht die Rolle von Cap-G2 übernimmt, und nicht am Aufbau von Condensin II beteiligt ist. Weil unsere Ergebnisse auch die Existenz eines löslichen Condensin II-Komplexes in der Fliege grundsätzlich in Frage stellen, kann in Drosophila Condensin I eventuell viele Funktionen übernehmen, die in anderen Organismen Condensin II zugesprochen werden. Studien in Wirbeltieren haben gezeigt, dass Condensin II sich während der Interphase des Zellzyklus im Zellkern befindet. Eine der Funktionen hier ist die Initiation der räumlichen Trennung der replizierten Schwesterchromatiden bereits während der DNA-Synthese-Phase. Weil in Drosophila Cap-G die einzige kernlokalisierte Condensin I Untereinheit ist, planen wir zu analysieren, ob Cap-G daran beteiligt ist, die verwundenen Schwesterchromatiden kurz nach ihrer Synthese in räumlich distinkt getrennte Einheiten zu überführen. Weiterhin haben unsere Untersuchungen zu Cap-G Interaktoren ergeben, dass die Proteine Brahma und Moira spezifisch zusammen mit Cap-G angereichert werden. Brahma und Moira sind Komponenten des SWI/SNF Chromatin-Remodelling Komplexes, einer molekularen Maschine, die hilft Chromatin zu restrukturieren, um es für die Transkriptionsmaschinerie zugänglicher zu machen. Wir schlagen vor zu untersuchen, ob es eine gegenseitige funktionelle Abhängigkeit von Condensin und dem SWI/SNF Komplex gibt. Überraschenderweise ist eine C-terminal stark verkürzte Variante von Cap-G in der Lage die Effekte von Mutationen in Cap-G weitestgehend zu beheben, obwohl dieser Variante 374 Aminosäuren fehlen und sie nicht mehr präferentiell im Kern lokalisiert. Allerdings weisen Embryonen, die von Müttern abstammen, die nur diese verkürzte Cap-G Variante exprimieren, sehr starke Defekte während der frühen Teilungsphasen auf. Wir möchten den Hintergrund dieser Defekte genauer verstehen, um die Frage beantworten zu können, welche Rolle die Kernlokalisation von Cap-G für eine geordnete frühe Embryogenese spielt.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen