University thesis:
Dissertation, Albert-Ludwigs-Universität Freiburg, 2017
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Description:
Abstract: Die Regulation von Alterungsprozessen erfolgt über spezifische evolutionär konservierte Signalwege. In C. elegans vermittelt der Transkriptionsfaktor SKN-1/Nrf Stressantwort und Lebensdauer. Vorarbeiten zeigten, dass die Inhibition der Zellzyklusfaktoren Cyclin-abhängige Kinase-2 (cdk-2) sowie Cyclin E (cye-1) eine Verlängerung der Lebensdauer in C. elegans bewirkt. Die zugrundeliegenden Mechanismen sind jedoch derzeit unzureichend bekannt. Erste Hinweise zeigen eine Abhängigkeit von SKN-1 auf. In dieser Arbeit wurden die Einflüsse von CYE-1, CDK-2 sowie weiterer Zellzyklusregulatoren auf die Entwicklung und Alterungsprozesse von C. elegans näher untersucht. <br>Bei einer Inhibition von cdk-2 und cye-1 zeigte sich neben der Lebensdauerverlängerung auch eine Verzögerung altersabhängiger motorischer Funktionseinbußen. Des Weiteren führte die Inhibition dieser beiden Zellzyklusfaktoren zu einer Reduktion der Nachkommenanzahl sowie einer defekten Entwicklung mit partiellem Arrest in der Larvenentwicklung und einer fehlerhaften Gonadenausbildung. CDK-2 und CYE-1 beeinflussen daher neben der Langlebigkeit auch die Gesundheit und Entwicklung in C. elegans. Zusätzlich konnten weitere Zellzyklusfaktoren aufgedeckt werden, welche die Langlebigkeit regulieren: So führte die Inhibition von Cyclin abhängiger Kinase-1 (cdk-1) und Cyclin-abhängiger Kinase-4 (cdk-4), Cyclin A (cya-1), Cyclin D (cyd-1) sowie Cell division cycle related 25.1 (cdc-25.1) ebenfalls zu einer signifikanten Verlängerung der Lebensdauer. Die Regulation der Langlebigkeit erfolgte dabei über SKN-1. So zeigte sich in skn-1-Mutanten keine Verlängerung der Lebensdauer bei Inhibition der Zellzyklusfaktoren. Die Inaktivierung der Zellzyklusregulatoren führte zudem zur Induktion der SKN-1-abhängigen Genexpression für Detoxifikationsprozesse wie anhand von Glutathion S Transferase gst-4 gezeigt.<br>Im adulten Wurm ist die Keimbahn das einzige proliferative Gewebe. Entscheidender Regulator der Keimbahnproliferation ist insbesondere GLD-1. GLD-1 vermittelt durch die Repression promitotischer Proteine den Eintritt in die Meiose. Für die nähere Analyse der Alterungsprozesse in C. elegans wurde daher der Einfluss von CYE-1 auf die Lebensdauer von gld-1-Mutanten untersucht. Aufgrund einer ektopen tumorösen Proliferation ist für gld 1 Mutanten eine Kurzlebigkeit beschrieben. Durch die Inhibition von cye-1 konnte die Lebensdauer von gld 1 Mutanten deutlich verlängert und die Kurzlebigkeit partiell aufgehoben werden. Diese Beobachtungen deuten darauf hin, dass die Hemmung der Keimbahnproliferation und Zellzyklusgene in gleichartige Signalwege eingreifen, welche die Lebensdauer modulieren. Die hier beschriebene Verbindung von Zellzyklusfaktoren zu SKN 1 unterstützt ferner den Transkriptionsfaktor als Signaleffektor der Keimbahn