Kinetochoroszillationen während der mitotischen Metaphase

• Antragstellerin: Professorin Iva Marija Tolic, Ph.D.
• Mitantragsteller: Dr. Nenad Pavin
• Fachliche Zuordnung: Zellbiologie
• Förderung: Förderung von 2013 bis 2017
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 240619959

Während der Mitose binden die Schwesterchromatiden mittels der Kinetochore (Proteinkomplexe auf dem Chromosom) an Mikrotubuli, die sich von den gegenüberliegenden Polen aus erstrecken. Wenn ein Paar von Schwesterkinetochore diese Konfiguration erreicht hat, führt es oszillierende Bewegungen um die Äquatorebene der Spindel durch. Die Amplitude dieser Oszillationen ist abhängig von Kinesin-8 Motoren. Während der Oszillationen werden die Abstände zwischen Schwesterkinetochoren durch Spannungskräfte vergrößert. Es wird angenommen, dass dies den spindle assembly checkpoint reguliert. Ziel dieses Projektes ist es, den Mechanismus der Kinetochoroszillationen zu untersuchen. Wir werden dabei live-cell Mikroskopie an Spalthefezellen durchführen, dessen Zentromer auf Chromosom 2 GFP-markiert ist, mit dem Ziel die Bewegung eines einzelnen Schwesterkinetochorpaares zu quantifizieren. Die Rolle der Kinesin-8 Motoren in den Oszillationen wird zum Einen durch Vergleich der Kinetochorbewegungen in Wildtypzellen und Zellen ohne Kinesin-8, und zum Anderen durch Quantifizierung des dynamischen Verhaltens von GFP-markiertem Kinesin-8 auf den Mikrotubuli untersucht werden. Um die Kräfte zu untersuchen, die auf die Kinetochore wirken, werden wir die Spindel mittels Laserablation schneiden. Wir werden ein theoretisches Modell einführen, in dem die Bewegung der Kinetochore von Mikrotubuli Polymerisations- und Depolymerisationskräften angetrieben wird, wohingegen Kinesin-8 den Wechsel von Polymersation zu Depolymerisation reguliert. Unsere vorbereitenden experimentellen und theoretischen Ergebnisse zeigen, dass sich die Kinetochore in Wildtypzellen häufiger in der Nähe der Spindelmitte befinden, während sie in Abwesenheit von Kinesin-8 häufig in der Nähe der Spindelpole pausieren, was unsere vorläufigen Annahmen aus der Simulation unterstützt. Zusätzlich wird das Modell die Bedingungen identifizieren, die für die Oszillationen nötig sind und Voraussagen machen, welche dann experimentell überprüft werden. Zum Beispiel wird das Modell die Dynamik des Abstandes zwischen den Kinetochoren voraussagen, welcher die Spannung wiederspiegelt. Zusammenfassend wird das Verständnis über den Mechanismus der Kinetochoroszillationen aufklären, wie die Zelle die Spannung zwischen den Schwesterkinetochoren reguliert.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Kroatien