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Dissecting sperm provided polarity in C. elegans embryo
study of centrosome movement and sperm provided mitochondria
Dominika Bienkowska
Art der Arbeit
Dissertation
Universität
Universität Wien
Fakultät
Zentrum für Molekulare Biologie
Betreuer*in
Carrie Cowan
DOI
10.25365/thesis.18587
URN
urn:nbn:at:at-ubw:1-30248.24028.722162-9
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Abstracts
Abstract
(Deutsch)
Zellpolarität bietet notwendige räumliche Informationen, die Entscheidungen in der Entwicklung eines Organismus leiten. C. elegans Einzell-Embryos sind ein wichtiges Modellsystem, um ein besseres Verständnis von Zellpolarität zu erlangen. Dies liegt zu einem großen Teil an einem hochgradig reproduzierbaren Ablauf ihrer Entwicklung, was auch den Prozess der Polarisierung umfasst. Während viel über die Aufrechterhaltung von Zellpolarität bekannt ist, sind die auslösenden Faktoren der Polarisierung weniger gut untersucht. Es wurde vorgeschlagen, dass die Bewegung des Zentrosoms zum Zellkortex the Zeit und den Ort der Polarisierung bestimmt, und ein aktuelles Modell nimmt an, dass eine direkte Verbindung und Kommunikation von Zentrosom und Kortex notwendig für die Polarisierung sind. Ich habe den Einfluss der Zentrosomposition relativ zum Kortex auf die Polarisierung des Embryos untersucht und gefunden, dass Zentrosomen die Polarisierung zwar von jeder Position im Embryo initiieren können, die Nähe zum Zellkortex jedoch die dafür notwendige Zeit verringert. Die Polarisierung selbst bewirkt eine Annäherung von Zentrosom und Kortex. Vor der Polarisierung beschränken zytoplasmatische Mikrotubuli die Bewegung des Zentrosoms in der Nähe des Kortex, was wiederum die kontroversielle Rolle von Mikrotubuli bei der Initiierung der Polarität unterstreicht. Die Fähigkeit von Zentrosomen, eine einzige Polaritätsachse von jeder Position im Embryo festzulegen, betont die Flexibilität und die selbstorganisierenden Eigenschaften der Polarisierung von C. elegans Embryos und steht somit im Gegensatz zu dem verbreiteten Bild von der Unveränderlichkeit in der Entwicklung dieses Nematoden.
Des Weiteren habe ich das Vorhandensein und Verhalten der Mitochondrien des Spermiums in der Zygote untersucht. Die Mitochondrien des Spermiums sind vor der Polarisierung des Embryos um das Zentrosom konzentriert und zerstreuen sich erst nach der Initiierung der Polarisierung. Ihre Verbreitung in späteren Stufen der Entwicklung scheint zufällig zu sein. Die Mitochondrien des Spermiums können auch noch in späteren Stadien (über 300 Zellen) beobachtet werden, sie könnten jedoch spezifisch aus den Vorläuferzellen der Keimbahn eliminiert werden, um eine Weitergabe von heteroplasmischer mitochondrialer DNA an die nächste Generation zu vermeiden.
Abstract
(Englisch)
Cell polarity provides essential spatial information to guide developmental decisions. One-cell C. elegans embryos have proven an important model system for understanding cell polarity, largely because of their highly stereotyped development, including the process of polarization. While much is
known about the maintenance of cell polarity, the requirements for the initiation of polarity are less well understood. Centrosomes are required for polarity establishment in one-cell C. elegans embryos. It has been proposed that the movement of the centrosome to the cell cortex determines the time and place of polarization, and a current model proposes that direct
centrosome-cortex interactions are necessary for polarity establishment. I assessed how centrosome position relative to the cortex affects polarity establishment. I found that centrosomes can initiate polarity from any position within the embryo volume, but centrosome-cortex proximity decreases the time required to initiate polarity. Polarization itself brings about close centrosomecortex proximity. Prior to polarization, cytoplasmic microtubules constrained centrosome movement near the cortex, expanding the controversial role of microtubules during polarity establishment in C.elegans. The ability of centrosomes to induce a single polarity axis from any position within the egg emphasizes the flexible, self-organizing properties of polarization in C. elegans embryos and contrasts the common view of C. elegans development as invariant.
Furthermore I investigated the presence of sperm provided mitochondria in the zygote. Sperm mitochondria cluster around the centrosome before symmetry breaking and disperse once symmetry is broken. Their distribution during later development appears to be random. Sperm mitochonria can be seen in late in the development (beyond 300 cells). However, paternal mitochondria may be selectively excluded from the germline progenitor cells thus limiting trasmission of heteroplasmic mtDNA to the next generation.
Schlagwörter
Schlagwörter
(Englisch)
Cell polarity centrosome C. elegans sperm mitochondria
Schlagwörter
(Deutsch)
Zellpolarität Zentrosome C. elegans Spermium Mitochondrien
Autor*innen
Dominika Bienkowska
Haupttitel (Englisch)
Dissecting sperm provided polarity in C. elegans embryo
Hauptuntertitel (Englisch)
study of centrosome movement and sperm provided mitochondria
Paralleltitel (Deutsch)
Der Beitrag des Spermiums zur Zellpolarität in C. elegans Embryos ; eine Analyse von Zentrosombewegung und paternalen Mitochondrien
Publikationsjahr
2012
Umfangsangabe
137 S. : Ill., graph. Darst.
Sprache
Englisch
Beurteiler*innen
Matthieu Piel ,
Verena Jantsch
Klassifikation
42 Biologie > 42.23 Entwicklungsbiologie
AC Nummer
AC09411169
Utheses ID
16653
Studienkennzahl
UA | 091 | 490 | |