Detailansicht

Regulation of meiotic progression in Arabidopsis

Petra Bulankova

Art der Arbeit

Dissertation

Universität

Universität Wien

Fakultät

Fakultät für Lebenswissenschaften

Betreuer*in

Karel Riha

Volltext herunterladen
Volltext in Browser öffnen

URN

urn:nbn:at:at-ubw:1-29113.05846.539260-1

Link zu u:search

(Print-Exemplar eventuell in Bibliothek verfügbar)

Abstracts

Abstract

(Deutsch)

Meiose, eine spezielle Art der Zellteilung, ist für die sexuelle Reproduktion notwendig. Obwohl die regulatorischen Mechanismen ähnlich jenen der Mitose sind, hat Meiose einige entscheidende Unterschiede in dessen Regulierung. In Mitose findet DNA Replikation immer vor der Zellteilung statt. In Meiose durchläuft eine diploide Mutterzelle eine zweifache Chromosomensegregation ohne vorheriger DNA Synthese, was in vier haploiden Tochterzellen resultiert. Die Zellzyklusmaschinerie muss so modifiziert werden, dass die DNA Replikation nach Meiose I unterdrückt wird, was durch ein erhöhtes Level an cyclin-dependent kinase (cdk) Aktivität erzielt wird. Nach der zweiten nuklearenTeilung muss eine komplette cdk Inaktivierung erfolgen, um die Meiose zu beenden. Die Mechanismen der unterschiedlichen Regulierung von cdk nach der 1. und 2. meiotischen Teilung sind noch unklar. Um die Regulierung der Meiose in Pflanzen besser zu verstehen, war ein Ziel meines Dokorrats die Charakterisierung des SMG7 Genes, welches für den Meioseaustritt essenziell ist. Ich habe eine zytogenetische Methode entwickelt, die das Aktivitätslevel von cdk in verschiedenen meiotischen Phasen bestimmt und zeigte, dass der Defekt in smg7 Mutanten auf einer mangelnden Herunterregulierung der cdk Aktivität bei Meioseaustritt basiert. Ich testete ob die Inaktivierung eines meiotischen Zyklins den Anaphase II Arrest in smg7 Mutanten verringert. TAM ist ein A-Typ Zyklin, das während Meiose I exprimiert wird und dessen Fehlen zu einem verfrühten Meioseaustritt in Interkinese führt. Ich konnte zeigen, dass dieser tam Phenotyp durch die Inaktivierung von SMG7 unterdrückt wird. Ein weiteres Protein das für den Meioseaustritt wichtig ist, ist TDM1 und ich demonstrierte, dass der Anaphase II Arrest der smg7 Mutanten von TDM1 abhängt. Außerdem ist TDM1 epistatisch zu TAM. Dies weist darauf hin, dass TAM für den Eintritt in Meiose II entscheidend ist, aber für den Verlauf der Meiose II andere cdk-Zyklin Komlexe verantwortlich sind. Im zweiten Teil meines Projektes fokussierte ich auf die Identifikation von Zyklinen, die während der männlichen Meiose in Arabidopsis exprimiert werden. Ich entwickelte Markerlinien für alle 11 Arabidopsis B-Typ Zykline und zeigte, dass drei Linien in Meiose exprimiert werden. Weitere Analysen weisen darauf hin, dass zwei Zykline unkonservierte Pseudogene sind. Zurzeit untersuche ich, ob das einzige konservierte Protein-kodierende Zyklin für eine Restaktivität der cdk in der Interkinese verantwortlich ist und ob SMG7 in der Regulierung dieser Aktivität beteiligt ist.

Abstract

(Englisch)

Meiosis is a specialized cell division necessary for sexual reproduction. Although the fundamental regulatory mechanisms are shared with mitosis, meiosis has several crucial characteristics that require a different regulation. Whereas in mitotic cell cycle is cell division always preceded by DNA replication, during meiosis a diploid maternal cell undergoes two subsequent rounds of chromosome segregation in the absence of DNA synthesis, which results in formation of four haploid daughter cells. Therefore the cell cycle machinery has to be modified to repress DNA replication after the first meiotic division. This is achieved by mechanisms that retain elevated levels of cyclin-dependent kinase (cdk) activity after meiosis I. However, complete cdk inactivation must occur after the second nuclear division to allow for exit from meiosis. Mechanisms that govern the differential regulation of transition from high to low cdk activity after the first and second meiotic divisions are still poorly understood. To understand regulation of meiotic cell cycle in plants, one aim of my thesis was focused on characterization of the SMG7 gene that is essential for meiotic exit. I developed a cytogenetic method to study the level of cdk activity in distinct stages of meiosis and I could show that the defect in smg7 mutants is caused by a failure to downregulate cdk activity at meiotic exit. Therefore I tested whether inactivation of a meiotic cyclin alleviates anaphase II arrest in SMG7 deficient plants. TAM is an A-type cyclin, that is specifically expressed during first meiotic division and its deficiency causes premature exit from meiosis in interkinesis. Interestingly, I found that the tam phenotype is suppressed by inactivation of SMG7. Another protein important for meiotic exit is TDM1. I showed that the anaphase II arrest observed in smg7 mutants is dependent on TDM1. In addition, TDM1 is also epistatic to TAM. These data argue that while TAM is crucial for entry into the second meiotic division, progression through meiosis II has to be driven by another cdk-cyclin complex(es). To determine the core meiotic cell cycle machinery I focused the second part of my project on the identification of cyclins expressed during male meiosis in Arabidopsis. I generated marker lines for all 11 Arabidopsis B-type cyclins and found that three of them are expressed during meiosis. Further analysis indicated that two cyclins may represent not-conserved pseudogenes. I am currently investigating whether the only conserved protein -coding cyclin is partially responsible for a residual cdk activity in interkinesis and whether SMG7 is involved in regulation of its activity.

Autor*innen

Petra Bulankova

Haupttitel (Englisch)

Regulation of meiotic progression in Arabidopsis

Paralleltitel (Deutsch)

Regulierung des meiotischen Programms in Arabidopsis

Publikationsjahr

2010

Umfangsangabe

164 S.

Sprache

Englisch

Beurteiler*innen

Ortrun Mittelsten Scheid ,

Boris Vyskot

Klassifikation

42 Biologie > 42.13 Molekularbiologie

AC Nummer

AC08527889

Utheses ID

11896

Studienkennzahl

UA | 091 | 490 | |

Detailansicht

Abstracts

Schlagwörter