Regulation der Cortexkontraktilität während der Zytokinese

• Antragstellerin: Professorin Dr. Esther Zanin
• Fachliche Zuordnung: Zellbiologie
• Förderung: Förderung von 2014 bis 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 265449562

Im Laufe der Entwicklung und des Lebens eines Tieres finden Billionen von Zellteilungen statt. Der letzte Schritt einer Zellteilung ist die Zytokinese, bei der sich die Mutterzelle physisch in zwei Tochterzellen teilt. Unterbleibt die Zytokinese, entstehen tetraploide Zellen, welche ein erhöhtes Risiko für onkogene Transformationen aufweisen. Während der Zytokinese formiert sich ein Aktinring unter der Plasmamembran, dessen Kontraktion zur Bildung einer Teilungsfurche führt, welche die Mutterzelle halbiert. Die Bildung des Aktinrings muss mit der Chromosomenverteilung koordiniert werden, um sicherzustellen, dass beide Tochterzellen den vollständigen Chromosomensatz erhalten. Die Koordinierung der Chromosomenverteilung mit der Bildung des Aktinrings wird durch den Spindelapparat gewährleistet, der beide Prozesse kontrolliert. Der Spindelapparat induziert die Bildung des Aktinrings, indem er die GTPase RhoA zu einem bestimmten Zeitpunkt und in einer begrenzten Zone am Zelläquator aktiviert. Aktives RhoA steuert dann die Bildung des Aktinrings. Man nimmt an, dass zwei Signalwege festgelegen, wo RhoA aktiv wird. Ein stimulierendes Signal führt zur Aktivierung von RhoA am Zelläquator, und ein unbekanntes hemmendes Signal verhindert Kontraktion an den Zellpolen. Wie diese Signalwege sicherstellen, dass RhoA nur in einer begrenzten Region zwischen den sich teilenden Chromosomen am Zelläquator aktiv wird, ist ein fundamentale und ungelöste Frage auf dem Gebiet der Zytokinese. Rho GTPasen sind bedeutende Regulatoren des Aktinzytoskeletts, die eine Vielzahl von Prozessen wie Zellmigration, Adhesion und Polarität steuern. Während all dieser Prozesse muss die Aktivität der Rho GTPasen zeitlich und räumlich präzise kontrolliert werden. Die Aufklärung der molekularen Signalwege, welche die Aktivität von RhoA während der Zytokinese steuern, wird daher nicht nur zum Verständnis der Zellteilung beitragen, sondern auch die Erforschung des Zytoskeletts nachhaltig beeinflussen.Ziel der vorgeschlagenen Emmy Noether-Gruppe ist es, die molekularen Mechanismen aufzuklären, welche die Kontraktilität des Aktincortex während der Zytokinese steuern. Ich werde mich auf folgende Schwerpunkte konzentrieren: (1) Aufklärung des hemmenden Signalwegs, um zu verstehen wie Kontraktilität an den Zellpolen verhindert wird, (2) Untersuchung des stimulierend Signals, um zu verstehen wie RhoA am Zelläquator aktiviert wird, (3) Aufklärung der Mechanismen, die sicherstellen, dass aktives RhoA am Zelläquator akkumuliert und zurückgehalten wird, und (4) Identifizierung von neuen Genen, welche die Kontraktilität des Aktincortex steuern. Für jeden Schwerpunkt werden wir quantitative mikroskopie-basierte Analyseverfahren sowohl in C. elegans als auch in Humanzellen entwickeln, welche durch biochemische und genetische Methoden ergänzt werden.

• DFG-Verfahren: Emmy Noether-Nachwuchsgruppen