Die Entwicklung der Keimbahn während der Embryogenese von Caenorhabditis elegans

Die Prozesse, die bei der Entwicklung der embryonalen Keimbahn entscheidend sind, sind bisher weitgehend unbekannt. In embryonal letalen Mutanten von C. elegans in den Genen cib-1, cib-2 und cib-3 (cib steht für changed identity of blastomeres) geht die Keimbahnidentität in den Keimbahn-Zellen P1, P2 oder P3 verloren. Diese Blastomeren verzögern die Zellteilung und teilen sich dann symmetrisch statt asymmetrisch. Im Rahmen dieser Arbeit wurden Mutanten in allen drei Genen analysiert. cib-1 codiert für die einzige Thymidylat Synthase in C. elegans. Nach einer Inaktivierung der Zellzyklus-Kontrolle teilen sich in cib-1-Embryonen die P-Zellen nicht mehr verzögert. Die dTTP-Synthese ist über die DNA-Integrität und die Zellzyklus-Kontrolle mit der Entwicklung der Keimbahn verbunden. Die Sequenz von cib-3 ist nematodenspezifisch ohne bekannte Funktion. Als Interaktionspartner wurden in einem Yeast-two-Hybrid die konservierten Proteine RACK-1 und eine Cathepsin L Cystein Proteinase identifiziert, die in RNAi-Experimenten den typischen cib-Phänotyp zeigen. CIB-3 beeinflusst die Segregation von keimbahnspezifischen Proteinen wie PIE-1 und somatischen Proteinen wie MEX-5. In cib-3-Embryonen werden beide Proteine nicht verteilt und gelangen bei der Zellteilung in die gleichen Tochterzellen. Als Folge exprimieren die Tochterzellen gleichzeitig somatische und keimbahnspezifische Proteine. cib-2 ist ein bis zum Menschen sehr konserviertes Gen, für das bisher keine Funktion bekannt ist. Die drei cib-Gene sind an zwei verschiedenen, neuen Prozessen beteiligt. Der eine Prozess steuert die Transmission der Zellpolarität in eine cytoplasmatische Polarität für die Segregation keimbahnspezifischer Proteine. Der andere Prozess reguliert die Keimbahnentwicklung mit einer Qualitätskontrolle für die DNA-Integrität. Möglicherweise steuern die beiden Prozesse mit sehr konservierten Proteinen auch in anderen Organismen die Entwicklung einer gesunden Keimbahn.