Dokument: Asymmetrische Zellteilung und Zellpolarität von humanen hämatopoietischen Stamm- und Vorläuferzellen

Titel:	Asymmetrische Zellteilung und Zellpolarität von humanen hämatopoietischen Stamm- und Vorläuferzellen
Weiterer Titel:	Asymmetric cell division and cell polarity of human hematopoietic stem and progenitor cells
URL für Lesezeichen:	https://docserv.uni-duesseldorf.de/servlets/DocumentServlet?id=8477
URN (NBN):	urn:nbn:de:hbz:061-20080715-091100-3
Kollektion:	Dissertationen
Sprache:	Deutsch
Dokumententyp:	Wissenschaftliche Abschlussarbeiten » Dissertation
Medientyp:	Text
Autor:	Beckmann, Julia [Autor]
Dateien:	[Dateien anzeigen] Adobe PDF [Details] 58,59 MB in einer Datei [ZIP-Datei erzeugen] Dateien vom 14.07.2008 / geändert 14.07.2008
Beitragende:	Prof. Dr. Uhrberg, Markus [Gutachter] Prof. Dr. Hegemann, J. H. [Gutachter]
Stichwörter:	Asymmetrische Zellteilung, Zellpolarität, Hämatopoiese, CD133, CD34, Endosomen, Tetraspanine, Migration, PI3K
Dewey Dezimal-Klassifikation:	500 Naturwissenschaften und Mathematik » 570 Biowissenschaften; Biologie
Beschreibungen:	Für die lebenslange Aufrechterhaltung der Blutbildung ist es erforderlich, dass sich hämatopoietische Stammzellen (HSZ) über einen langen Zeitraum hinweg selbst erneuern und gleichzeitig Vorläufer hervorbringen können, die sich zu reifen Blutzellen entwickeln. Wie das Gleichgewicht zwischen Selbsterneuerung und Differenzierung bei HSZ kontrolliert wird, ist nicht geklärt. Vergleichende Proliferations- und Zellschicksalsanalysen von Nachkommen einzelner primitiver hämatopoietischer Zellen deuten darauf hin, dass die Entscheidung bei hämatopoietischen Stamm- und Vorläuferzellen (HSZ/HVZ) möglicherweise durch asymmetrische Zellteilungen reguliert wird. Um auszuschließen, dass die Unterschiede zwischen den Geschwisterzellen erst nach der Teilung etabliert werden, habe ich in dieser Arbeit nach Faktoren gesucht, die in mitotischen Zellen asymmetrisch auf die beiden Tochterzellen verteilt werden. Da asymmetrisch segregierende Faktoren vor Stammzellteilungen bei Modellorganismen polar angeordnet werden, wurde zunächst in HSZ/HVZ nach polar lokalisierten Faktoren gesucht, um potenzielle Kandidaten zu identifizieren. Die Untersuchungen zur Zellpolarität ergaben, dass kultivierte HSZ/HVZ eine polarisierte Zellform annehmen können. Es zeigte sich, dass dieser Prozess von der Aktivität der Phosphatidyl-Inositol-3-Kinase, der atypischen Proteinkinase C, der Rho-GTPasen sowie von der Integrität des Zytoskeletts abhängt. Die morphologische Polarisierung ging weiterhin mit einer Umverteilung bestimmter Oberflächenmoleküle zu den Zellpolen einher. Desweiteren beoabachteten wir, dass diese Faktoren ihre polare Verteilung auch während der Mitose beibehalten, die Aufteilung auf die Tochterzellen jedoch symmetrisch erfolgt. Im Folgenden identifizierten wir mehrere Proteine, deren Expessionsmuster nach der ersten Zellteilung eine Unterscheidung von Subfraktionen innerhalb der CD34+ Zellen zuließ. Da diese Subfraktionen möglicherweise infolge einer asymmetrischen Verteilung der Proteine auf die Tochterzellen entstehen und darüber hinaus funktionelle Unterschiede aufwiesen, wurde die Verteilung von vier dieser Proteine in mitotischen Zellen analysiert. Dabei fanden wir, dass die untersuchten Proteine tatsächlich in einem Teil der Mitosen asymmetrisch auf die Tochterzellen verteilt werden. Somit konnten wir erstmals zeigen, dass sich primitive hämatopoietische Zellen asymmetrisch teilen können. For the maintenance of the production of all blood cell lineages throughout life hematopoietic stem cells (HSC) have to self renew over a long period of time. At the same time, they generate progenitor cells which differentiate into mature blood cells during their further development. It is currently not well understood how the balance between self-renewal and differentiation of HSC is controlled. Comparative studies of the cell fate and proliferation behaviour of progenies from single primitive hematopoietic cells suggest that the observed differences between daughter cells originate from asymmetric cell divisions. To rule out that other mechanisms like e.g. post-mitotic decision processes account for the differences between the sibling cells, molecules should be identified that are distributed asymmetrically onto the daughter cells during cell division. Since asymmetrically segregating factors are arranged in a polarized manner prior to stem cell divisions in model organisms we first looked for molecules with a polarized localization in hematopoietic stem and progenitor cells (HSC/HPC) to identify potential candidates for asymmetric segregation. These studies on cell polarity revealed that during cultivation HSC/HPC can acquire a polarized morphology. We could show that this process depends on the activity of the phospho-inositol-3-kinase, atypical kinase C, Rho-GTPases and the integrity of the cytoskeleton. Additionally, the morphologic polarization coincides with a redistribution of several surface molecules to the arising cell poles. Furthermore, we found that these antigens maintain their polarized localizations during mitosis but are distributed in equal amounts among the daughter cells. Furthermore, we identified several proteins that allow the flow cytometric discrimination of two subfractions within CD34+ cells after their first cell division during cultivation. As the subfractions might arise from asymmetric protein segregation into the daughter cells during cell division and besides showed differences in functional assays, we analyzed the distribution of four candidate proteins in mitotic cells. We found that these proteins are frequently distributed asymmetrically between the daughter cells during mitosis. Thus we could confirm the occurrence of asymmetric cell divisions within the HSC/HPC compartment for the first time.
Lizenz:	Urheberrechtsschutz
Fachbereich / Einrichtung:	Mathematisch- Naturwissenschaftliche Fakultät » WE Biologie
Dokument erstellt am:	14.07.2008
Dateien geändert am:	14.07.2008
Promotionsantrag am:	02.05.2008
Datum der Promotion:	27.06.2008