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Function and regulation of CRL4s-based ubiquitin-dependent processes for mitotic progression

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Erhalt der genetischen Integrität bei der Zellteilung

Die mitotische Zellteilung ist eine kritische Zellzyklusphase, bei der Fehler fatale Folgen haben können, etwa Tumorerkrankungen. Eine EU-finanzierte Studie untersuchte, wie eine Enzymunterfamilie den Erhalt der genetischen Integrität über mehrere Generationen hinweg beeinflusst.

Gesundheit

CRL4 (Cullin4A-RING-E3-Ubiquitin-Ligasen) sind Proteinkomplexe, die für die DNA-Replikation, Chromosomensegregation und dem kontrollierten Proteinabbau wichtig sind und damit die Integrität der DNA sichern. In der Mitose haben post-translationale Modifikationen wie die Ubiquitinierung (Anhängen von Ubiquitinmolekülfragmenten) eine Schlüsselrolle bei der Proteinregulierung und –lokalisierung inne. Das Projekt "Function and regulation of CRL4s-based ubiquitin-dependent processes for mitotic progression" (JM_ETHZ_IEF_2009) untersuchte, wie CRL4 mitotische Vorgänge in Zellen regulieren, mit Schwerpunkt auf den an der Ubiquitinierung beteiligten Enzymen. Zum Einsatz kamen modernste Mikroskopie-basierte automatisierte High-Content-Analysen von Live-Cell-Imaging-Daten sowie RNAi-Screens. Mit den Methoden konnten einzelne Zellen über den gesamten Zellzyklus überwacht und Substrat-Adapter für CRL4 identifiziert werden. Für weitere umfassende funktionelle und biochemische Analysen wurden zwei viel versprechende Kandidaten ausgewählt. Die Analysen ergaben, dass einer der beiden Kandidaten auf Motorproteine wirkt ​​und die Chromosomenkongression in der Mitose unterstützt, während die anderen Kandidaten die Ausrichtung der Chromosomen während der Bildung und Etablierung des Kinetochors gewährleisten. Das Kinetochor ist ein Proteinkomplex, der als Bindungsstelle für die Mikrotubuli der Spindel fungiert und die Chromosomen korrekt ausrichtet. Die Projektaktivitäten demonstrierten die wichtige Rolle von CRL4 bei der Regulierung der Mitose und fehlerfreien Progression durch Ubiquitinierung von Schlüsselproteinen. Künftige Studien werden sich nun mit den physiologischen Substraten dieser Adaptern befassen. Die Forschungsarbeit könnte von großer Bedeutung für die künftige Diagnose und Entwicklung gentherapeutischer Strategien für Tumor- und genetische Erkrankungen sein.

Schlüsselbegriffe

CRL4, genetische Integrität, mitotisch, Zellzyklus, Krebs, Ubiquitin, Chromosom, Proteolyse, Substrat-Adapter, Kinetochor, genetische Erkrankung

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