Klonierung und in vivo Analyse von Proteinen des menschlichen inneren Kinetochors

Hellwig, Daniela GND

Die korrekte Trennung der Schwesterchromatiden während der Mitose ist unumgänglich für die Stabilität des Genoms und somit ein Grundpfeiler des Lebens. Um diese Herausforderung zu bewältigen, besitzt jedes Chromosom an der primären Einschnürungsstelle einen Proteinkomplex, das Kinetochor, welches die Anheftung der Mikrotubuli und die Regulation der Segregation gewährleistet. Im Rahmen dieser Arbeit konnte gezeigt werden, dass der Kinetochorkomplex allerdings nicht nur während der Mitose essentielle Aufgaben zu erfüllen hat, sondern auch innerhalb der Interphase einer Vielzahl von Umbauprozessen durchläuft und spezifische Funktionen realisiert. Erstmals wurde eine detaillierte Analyse der dynamischen Eigenschaften, Bindungsverhältnisse, Proteingehalte und Nachbarschaften eines der inneren Kinetochorelemente, CENP-N, über den Zellzyklus hinweg durchgeführt. Diese Untersuchungen erfolgten in lebenden menschlichen Zellen mittels hochauflösender Mikroskopie und zeichnen so ein realistisches Bild von den Vorgängen am Kinetochor. Sie ermöglichen Rückschlüsse auf die Funktionen von CENP-N, welches daraufhin als Genauigkeitsfaktor für den Einbau von CENP-A postuliert wurde. Desweiteren deuten die Ergebnisse darauf hin, dass CENP-N eine Markierung des Kinetochors während der Replikation der centromerischen DNA sein könnte. Diese Herangehensweise zum Studium der Eigenschaften wurde auf weitere Proteine des inneren Kinetochors, wie CENP-T und –W sowie den O/P/Q/R/U-Komplex, übertragen. Basierend darauf stellte sich heraus, dass das Kinetochor im Verlauf der Interphase zwei Hauptaufgaben zu erfüllen hat. Hierbei liegt der Schwerpunkt während der ersten Hälfte der Interphase auf der Erhaltung der Kinetochorstruktur selbst. Grundlage ist der korrekte Einbau von CENP-A in den centromerischen Lokus, welcher unter anderem von CENP-C und CENP-I bewerkstelligt wird. Gleichzeitig kommt er zu einem zeitweiligen Umbau der zugrunde liegenden Chromatinstruktur. Nach Abschluss dieses Vorgangs werden während der zweiten Hälfte der Interphase sukzessive alle weiteren Komponenten des CCAN neu rekrutiert und es bildet sich eine Plattform für die Anlagerung des äußeren Kinetochorproteine, welche die eigentliche Trennung der Chromatiden ermöglichen. Dieses Fundament wird verankert durch CENP-C und CENP-T. Erst nach dem Ablauf dieser Prozesse ist das centromerische Chromatin bereit für die Mitose.

The accurate division of sister chromatides during mitosis is essential for stability of the genome and therefore a keystone of life. To tackle this challenge each chromosome contains a protein complex at the primary constriction, called kinetochore, which facilitates the attachment of microtubules and the regulation of segregation. This dissertation shows that the kinetochore complex executes essential tasks not only during mitosis but also undergoes several rearrangements und realizes specific functions in the course of the interphase. For the first time, the dynamic behavior, binding properties, protein content and neighborhood relationships of a kinetochore protein, CENP-N, were analyzed in detail throughout the cell cycle. These examinations were performed in living cells via high resolution microscopy, which procure a realistic picture of kinetochore-associated processes. The results provide evidence that CENP-N functions as a fidelity factor for CENP-A loading at the kinetochore. Furthermore, the findings suggest that CENP-N marks the kinetochore region during replication of centromeric chromatin. This approach was then used to investigate characteristics of other proteins of the inner kinetochore, e.g. CENP-T and –W as well as the O/P/Q/R/U complex. Based on the obtained results the kinetochore has to achieve two main functions. During the first half of the cell cycle, the inner kinetochore is maintained in its structure. This depends on the accurate assembly of CENP-A into the centromeric locus facilitated by CENP-C and CENP-I. In parallel, a temporary rearrangement of centromeric chromatin takes place. After completion of this process, during second half of interphase other components of CCAN are successive recruited and build a platform for attachment of outer kinetochore proteins to allow proper division of chromatides. This fundament is anchored by CENP-C and CENP-T. After this event the centromeric chromatin is switched to a mitotic state.

Vorschau

Zitieren

Zitierform:

Hellwig, Daniela: Klonierung und in vivo Analyse von Proteinen des menschlichen inneren Kinetochors. 2014.

Zugriffsstatistik

Gesamt:
Volltextzugriffe:
Metadatenansicht:
12 Monate:
Volltextzugriffe:
Metadatenansicht:

Grafik öffnen

Export