Universität zu Köln

Dienemann, Axel (2003). Die Bedeutung der subzellulären Lokalisierung von Cyclin A in Drosophila melanogaster. PhD thesis, Universität zu Köln.

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Abstract

Cyclin A ist in Drosophila das einzige essentielle mitotische Cyclin. Die Cyclin A Mutation führt zu einem Arrest in der G2-Phase von Zellzyklus 16 und resultiert in embryonaler Letalität. Neben dieser mitotischen Funktion kann Cyclin A auch den G1-S Übergang induzieren. Cyclin A zeigt eine dynamische, zellzyklusabhängige Lokalisierung. In der Interphase ist es zytoplasmatisch und akkumuliert in der Prophase im Kern. Das Ziel dieser Arbeit war es, die Bedeutung der subzelluläre Lokalisierung zu untersuchen. Die vorliegende Arbeit zeigt, dass der LMB-sensitive Crm1-abhängige Kernexport zur zytoplasmatischen Lokalisierung von Cyclin A während der Interphase beiträgt. Die Lokalisierung von Cyclin A ist somit ein aktiver und regulierter Prozess. Deletionsstudien zeigten, dass diese Lokalisierung von der C-terminalen Hälfte in Cyclin A vermittelt wird. Es konnte weiterhin gezeigt werden, dass die Kernakkumulierung von Cyclin A während der Prophase graduell verläuft und mit der voranschreitenden DNA-Kondensierung korreliert. Prophasespezifische Vorgänge im Kern könnten somit von der Menge an Cyclin A-assoziierter Kinaseaktivität abhängen. In funktionellen in vivo Analysen wurde jedoch gefunden, dass die Lokalisierung von Cyclin A weder für den Eintritt in die Mitose noch für die Induktion von ektopischen S-Phasen eine essentielle oder regulatorische Bedeutung hat. Dies konnte mit Cyclin A-Konstrukten, die durch heterologe Lokalisierungssignale verändert waren, gezeigt werden. Die Expression von zytoplasmatischem, membranverankertem oder nukleärem Cyclin A konnte die Cyclin A Mutation überwinden, Mitosen induzieren und Adulte enstehen lassen oder ektopische S-Phasen induzieren. Die essentielle Funktion von Cyclin A während des Zellzyklus hängt also nicht mit der Lokalisierung zusammen, sondern ist wahrscheinlich durch die Substratspezifität charakterisiert, die auch nicht durch Überexpression von Cyclin B übergangen werden kann. Als Substrate kommen sogenannte Vermittler-Kinasen in Frage, die nach Aktivierung von Cyclin A S-Phase- oder mitosespezifische Vorgänge im Kern katalysieren. Aufgrund der Abhängigkeit von Cyclin A, scheint die Aktivität der Vermittler-Kinasen im Verlauf der Mitose in Drosophila anscheinend nur durch Cyclin A aufrechterhalten werden zu können. In diesem Zusammenhang ist es möglich, dass die Kernakkumulierung von Cyclin A während der Prophase einen effizienteren und schnelleren Ablauf der Kernprozesse garantiert und dadurch einen Einfluß auf den zeitlichen Ablauf der Mitose hat.

Item Type:	Thesis (PhD thesis)
Translated title:	Title Language The significance of the subcellular localization of Cyclin A in Drosophila melanogaster English
Translated abstract:	Abstract Language In Drosophila Cyclin A is the only essential mitotic Cyclin. The Cyclin A mutation results in a G2 arrest of cell cycle 16 and subsequently causes embryonic lethality. Apart from the mitotic function, Cyclin A is also able to trigger the transition from G1 to S phase. Cyclin A shows a dynamic subcellular localization that is cell cycle dependent. During interphase Cyclin A is cytoplasmic and accumulates in the nucleus at prophase. The goal of the work presented here was to analyze the significance of this subcellular localization. The data presented shows that the LMB sensitive Crm1 dependent nuclear export contributes to the cytoplasmic localization of Cyclin A during interphase. This demonstrates that the localization of Cyclin A is an active and regulated process. Deletion analyses revealed that the C-terminus mediates the localization of Cyclin A. The nuclear accumulation of Cyclin A at prophase was shown to be a gradual process that correlates with DNA condensation. This suggests that prophase specific processes could be depended on the amount of Cyclin A associated kinase activity. Nevertheless, functional in vivo analyses revealed that the localization of Cyclin A has no essential or regulatory role for entry into mitosis or induction of ectopic S phases. This conclusion was drawn from the analysis of Cyclin A constructs containing heterologous localization signals. Expression of cytoplasmic, membrane-anchored or nuclear Cyclin A was able to overcome the Cyclin A mutation and to induce mitosis as well as ectopic S phases. Ubiquitous expression of such constructs in the Cyclin A mutant background even allowed the development of adults. Therefore, the function of Cyclin A during the cell cycle is not dependent on its localization but rather on substrate specificity that cannot be replaced by overexpressing Cyclin B. The information of cyoplasmic Cyclin A/Cdk1 activation could be delivered to the nucleus by mediator kinases that are substrates of Cyclin A/Cdk1. In this respect the nuclear accumulation of Cyclin A at prophase would not be a necessary event but could ensure a more efficient and rapid procedure of nuclear events and therefore would have a temporal influence on mitosis. English
Creators:	Creators Email ORCID ORCID Put Code Dienemann, Axel a.dienemann@uni-koeln.de UNSPECIFIED UNSPECIFIED
URN:	urn:nbn:de:hbz:38-9684
Date:	2003
Language:	German
Faculty:	Faculty of Mathematics and Natural Sciences
Divisions:	Faculty of Mathematics and Natural Sciences > Department of Biology > Institute for Genetics
Subjects:	Life sciences
Uncontrolled Keywords:	Keywords Language Zellzyklus , Drosophila , Cyclin A , Lokalisierung German cell cycle , Drosophila , Cyclin A , localization English
Date of oral exam:	2 July 2003
Referee:	Name Academic Title Dr. Sprenger, Frank Priv. Doz.
Refereed:	Yes
URI:	http://kups.ub.uni-koeln.de/id/eprint/968