Meiotic nuclear oscillations in Schizosaccharomyces pombe

• Applicant: Professorin Iva Marija Tolic, Ph.D.
• Subject Area: Cell Biology
• Term: from 2009 to 2014
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 105983330

Zytoplasmatisches Dynein ist ein Motorprotein, das an Mikrotubuli entlangläuft und dabei Organellen innerhalb der Zelle positioniert. Dynein verwendet Mikrotubuli entweder als Schienen um Organellen, Proteine und RNAs ins Zentrum der Zelle zu transportieren, oder als Seil, um an Organellen zu ziehen, wie zum Beispiel währen der Interphase an der mitotischen Spindel und an dem Zentrosom, oder während der meiotischen Prophase am Zellkern. Um an den Organellen zu ziehen, benötigt Dynein eine Verankerung, die üblicherweise im Zellkortex zu finden ist. Eine zentrale Frage ist, über welche Mechanismen Dynein die Stellen findet, wo es Kräfte ausüben kann. In diesem Projekt werden wir auf dem Moleküllevel das Verhalten von Dynein in der Spalthefe untersuchen, wo Dynein die oszillatorischen Bewegungen des Zellkerns während der meiotischen Prophase antreibt. Unsere Vorarbeiten zeigen, dass wir in der Lage sind, einzelne Dyneinmotoren in lebenden Zellen mittels HILO-Mikroskopie (highly inclined and laminated optical sheet microscopy) direkt zu beobachten. Unsere Pilotversuche deuten darauf hin, dass Dynein in zwei Schritten bindet: erst vom Zytoplasma an ein Mikrotubulus und dann zusätzlich an kortikale Anker.Unser erstes Ziel in diesem Projekt ist es, die Bewegung von Dynein entlang eines Mikrotubulus zu charakterisieren. Unsere Pilotversuche zeigen, dass Dynein entlang des Mikrotubulus diffundiert. Dies ist überraschend, da Dynein ein Minus-Ende gerichteter Motor ist. Diese diffusive Bewegung von Dynein entlang des Mikrotubulus könnte Dynein helfen, Ankerstellen am Zellkortex zu finden. Das zweite Ziel ist es, die Bindung von Dynein vom Mikrotubulus aus an den kortikalen Anker zu quantifizieren. Unsere Hypothese ist es, dass die Anbindung von Dynein an einen Anker einen Wechsel von diffusiver zu gerichteter Bewegung induziert und die Motoraktivität von Dynein initiiert wird. Unser drittes Ziel ist es, den Aktivierungsprozess von Dynein durch Expression verkürzter Ankerproteine in Spalthefe zu untersuchen. Zusammenfassend erwarten wir, dass unsere Arbeit aufklären wird, wie Dyneinproteine die Stellen finden, wo sie sowohl an ein Mikrotubulus, als auch an einen kortikalen Anker binden, ein Prozess, der Dynein ermöglicht, sich selbst in den räumlichen Strukturen zu organisieren, die es benötigt um große kollektive Kräfte zu generieren.

• DFG Programme: Research Grants