Die Aufprägung und Vererbung der Zellpolarität: Analyse der Kernmigration anhand der Aufdeckung eines Kernkorbs aus Aktinfilamenten (BestMasters) (German Edition)

Linda Brochhausen geht der Frage nach, wie der Zellkern der Zelle auch nach der Zellteilung Polarität aufprägen kann und welche Rolle dabei das den Kern umgebende Aktinnetzwerk spielt. Anhand einer transgenen Tabakzelllinie, in der eine perinukleäre Aktinpopulation fluoreszent markiert wurde, analysiert die Autorin die Kernmigration durch Hemmstoffexperimente, um der Funktion des nuclear baskets auf den Grund zu gehen. Sie erstellt ein Modell, in dem der vom Stadium der Zelle innerhalb des Zellzyklus abhängige Mechanismus sowie der Gradient der Aktindynamik für eine intakte Kernbewegung notwendig sind. Geleitwort 6 Danksagung 8 Inhaltsverzeichnis 9 Zusammenfassung 12 Abstract 13 Abkürzungsverzeichnis 14 1 Einleitung 16 1.1 Von Polarität in Pflanzengeweben bis zur Zellpolarität der „Kompass“, den jede Zelle in sich trägt 16 1.2 Die durch Aktinfilamente gesteuerte Kernwanderung ist entscheidend für die Zellpolarität 18 1.3 Aktin ein hochkonserviertes Protein mit vielen unterschiedlichen Aufgaben 19 1.4 Auxingradienten bestimmen die Zellpolarität und Ausbildung spezifischer Muster 22 1.5 Fragestellung der Masterarbeit 24 1.6 Die transgene BY-2 Lifeact::psRFP Zelllinie zur Beobachtung des perinukleären Aktinnetzwerks während der Kernwanderung 25 2 Material und Methoden 29 2.1 Zellkultur 29 2.2 Transformation 29 2.2.1 Elektroporation 30 2.2.2 Kultivierung 30 2.2.3 Kokultivierung, Selektion und Etablierung der transgenen Suspensionskultur 31 2.3 Manipulation des nuclear baskets anhand von Hemmstoffexperimenten 33 2.4 Kategorisierung der Lokalisation des markierten perinukleären Aktinnetzwerks und Analyse der Kernposition 34 2.4.1 Ermittlung der Signalposition 34 2.4.2 Ermittlung der Kernposition 36 2.5 Mikroskopie und Bildanalyse 37 2.5.1 Mikroskope 37 2.5.2 Langzeitstudien 38 3 Ergebnisse 40 3.1 Beschreibung der transgenen Linie 40 3.1.1 Die Lage des perinukleären Aktinnetzwerks kann in vier Kategorien eingeordnet werden 41 3.1.2 In der exponentiellen Phase befindet sich das markierte perinukleäre Aktinnetzwerk rund um den Zellkern, danach wird es mit der Zellwand verankert 43 3.1.3 Nach der exponentiellen Phase befinden sich die Zellkerne vermehrt in lateraler Position 45 3.1.4 Langzeitaufnahmen decken die Reorientierung der perinukleären Aktinfilamente während der Zellteilung auf 48 3.2 Manipulation des nuclear baskets 52 3.2.1 Hemmstoffgruppe 1l Auxine und Phytotropine 53 3.2.2 Hemmstoffgruppe 2l Hemmstoffe der Aktindynamik 60 3.2.3 Hemmstoffgruppe 3l Die Myosininhibitoren 66 3.2.4 Die Zugabe von Zellteilungshemmstoffen, niedrig konzentrierten Mikrotubulihemmstoffen als auch weiteren Hemmstoffen der Aktindynamik erzeugen geringe Effekte auf die Kernbewegung. 72 3.3 Zusammenfassung 73 4 Diskussion 76 4.1 Beschreibung des nuclear baskets 76 4.1.1 Lifeact::psRFP markiert eine perinukleäre Aktinpopulation, die ein nuclear basket formt 76 4.1.2 Das nuclear basket ist als räumliches „Gedächtnis“ für die präund postmitotische Positionierung des Nukleus notwendig 77 4.1.3 Das nuclear basket als „Polaritätsspeicher“ der Zelle? 78 4.1.4 Das nuclear basket könnte in Pflanzenzellen die Funktion der tierischen Lamina als stabilisierende Stützstruktur des Zellkerns übernehmen 80 4.2 Manipulation des nuclear baskets 81 4.2.1 Eine verzögerte Kernmigration aus dem Zellzentrum könnte zu einer erhöhten Zellteilung führen 82 4.2.2 Ein Modell zum Effekt von Phalloidin und Myosininhibitoren auf die Kernmigration 85 4.2.3 BDM und Blebbistatin wirken bezüglich der Kernbewegung auf unterschiedliche Myosinklassen 89 4.3 Zusammenfassung 91 4.4 Ausblick 93 4.4.1 Biochemischer Ansatz 93 4.4.2 Zellbiologischer Ansatz 93 5 Literaturverzeichnis 95 6 Anhang 101 6.1 Sequenz und Vektor des Lifeact::psRFP Konstrukts 101 6.2 Weitere Hemmstoffe 103 6.3 Abbildungs- und Tabellenverzeichnis 108 Linda Brochhausen geht der Frage nach, wie der Zellkern der Zelle auch nach der Zellteilung Polarität aufprägen kann und welche Rolle dabei das den Kern umgebende Aktinnetzwerk spielt. Anhand einer transgenen Tabakzelllinie, in der eine perinukleäre Aktinpopulation fluoreszent markiert wurde, analysiert die Autorin die Kernmigration durch Hemmstoffexperimente, um der Funktion des nuclear baskets auf den Grund zu gehen. Sie erstellt ein Modell, in dem der vom Stadium der Zelle innerhalb des Zellzyklus abhängige Mechanismus sowie der Gradient der Aktindynamik für eine intakte Kernbewegung notwendig sind. Der Inhalt Lifeact::psRFP markiert eine perinukleäre Aktinpopulation, die ein nuclear basket formt Manipulation des nuclear baskets anhand von Hemmstoffexperimenten Ein Modell zum Effekt von Phalloidin und Myosininhibitoren auf die Kernmigration Nuclear basket als räumliches "Gedächtnis" der prä- und postmitotischen Positionierung des Nukleus Die Zielgruppen Dozierende und Studierende der Biologie mit Schwerpunkt molekulare Zellbiologie Die Autorin Linda Brochhausen studierte Biologie am Karlsruher Institut für Technologie (KIT). Zurzeit promoviert sie am Botanischen Institut I im Bereich molekulare Zellbiologie am KIT. Schwerpunkt ihrer Dissertation ist die Analyse pflanzlicher Zellpolarität Linda Brochhausen geht der Frage nach, wie der Zellkern der Zelle auch nach der Zellteilung Polaritat aufpragen kann und welche Rolle dabei das den Kern umgebende Aktinnetzwerk spielt. Front Matter....Pages I-XVIII Einleitung....Pages 1-13 Material und Methoden....Pages 15-25 Ergebnisse....Pages 27-62 Diskussion....Pages 63-81 Back Matter....Pages 83-97