Zellzyklusregulation während Reifung und Aktivierung von Drosophila-Eiern
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Die Reifung, Aktivierung und Befruchtung von Eiern beinhaltet den Abschluss der weiblichen Meiose und den Übergang zu den mitotischen Zellzyklen der frühen Embryogenese. Der korrekte Ablauf dieser Prozesse ist von größter Bedeutung für die genetische Stabilität und Entwicklung von Nachkommen. Bei der Regulation der Progression durch den Zellzyklus entstehen in dieser Entwicklungsphase besondere Probleme. Nach der Eireifung zum Beispiel muss bis zum Eintreten der Befruchtung ein Zellzyklusarrest erfolgen, obwohl in den Oozyten sehr hohe Konzentrationen an mitotischen Regulationsproteinen für die außerordentlich schnelle Progression durch die Furchungsteilungen gespeichert sind. Dieser meiotische Arrest erfolgt zudem meist während den meiotischen Teilungen. Nach der Befruchtung entsteht dann ein weiteres Dilemma, weil die meiotischen Teilungen noch beendet werden müssen, an denen der väterliche Vorkern, der sich in derselben Zelle befindet, jedoch nicht teilnehmen darf. Daher muss die Regulation der Zellzyklusprogression während der Befruchtung innerhalb einer Zelle räumlich kompartimentalisert erfolgen. Die molekularen Mechanismen, die diese komplexen Regulationsprozesse erlauben, werden noch kaum verstanden. Im Rahmen des abgeschlossenen Projektes wurden dazu Untersuchungen in der Taufliege Drosophila melanogaster durchgeführt. Unsere früheren Forschungen in diesem Organismus haben bereits zu einem relativ fortgeschrittenen Verständnis geführt, wie die normalen sehr viel simpleren mitotischen Zellzyklen der späteren Embryogenese reguliert werden. Wir haben nun neue genetische Ansätze erarbeiten können, mit denen die Funktionen der mitotischen Zellzyklusregulatoren in der Übergangsphase während Reifung, Aktivierung und Befruchtung von Eiern untersucht werden kann. Damit konnte gezeigte werden, dass die mitotischen Regulationsproteine auch in dieser kritischen Phase ähnliche aber nicht identische Funktionen haben wie in der Mitose. Die funktionellen Unterschiede werden wohl durch teilweise bekannte und zum Teil noch unbekannte meiose-spezifische Regulationsproteine verursacht. Während mitotischen Teilungen überwacht etwa der sogenannte Spindelkontrollpunkt den Ablauf von bestimmten Prozessübergängen. Er gestattet den Übergang von der Meta- zur Anaphase nur wenn alle Chromosomen korrekt in die Teilungsspindel eingebunden worden sind. Dieser Kontrollmechanismus könnte grundsätzlich auch in der Meiose Verwendung finden um den meiotischen Arrest zu regulieren und um schließlich auch eine Synchronisierung der Zellzyklusprogression des mütterlichen und väterlichen Vorkerns zu erzwingen. Unsere Ergebnisse zeigen, dass neben diesem Kontrollpunkt, dessen Bedeutung auch in Säugetieren gezeigt worden ist, noch weitere unverstandene Mechanismen involviert sein müssen.
