Cytokinetic abscission in vivo

Cytokinese in vivo Cytokinese, det siste trinnet i celledelingen, avsluttes med abscission, som kutter den tynne intercellulære broen mellom de to dattercellene. Nøyaktig kontroll av celledeling og abscission er avgjørende for riktig oppdeling av arvestoffet mellom de to dattercellene. Mekanismene som regulerer denne prosessen begynner å bli kartlagt, spesielt i humane dyrkede celler. Imidlertid er mye mindre kjent om hvordan abscission kontrolleres in vivo, i levende flercellet vev. Målet med dette prosjektet er å forstå hvordan cytokinetisk abscission kontrolleres in vivo ved å bruke bananfluen som modellorganisme. Bananfluen er en viktig modell for å studere celledeling og cytokinese i levende vev. Prosjektet anvender en tverrfaglig tilnærming og en kombinasjon av avansert mikroskopi, biokjemiske og molekylærbiologiske metoder. I tillegg, studerer vi cytokinese i humane dyrkede celler for å kartlegge evolusjonært konserverte mekanismer. I prosjektet har vi identifisert molekylære mekanismer for hvordan abscission reguleres og analysert abscissions-dynamikken både in vivo og i humane celler. Vi har analysert hvordan abscissionsfaktorer rekryteres til den intercellulære broen både in vivo og i humane celler. Spesifikt, når det gjelder abscission in vivo, har vi avdekket at det såkalte centralspindlin-komplekset viser seg å spille en evolusjonært bevart rolle i å rekruttere viktige abscissionsfaktorer til den intercellulære broen in vivo. Interessant nok viser denne mekanismen likheter med mekanismen som brukes av virus for å rekruttere maskineriet som frigjør virus fra infiserte humane celler. Vi har også etablert og bruker nå livemikroskopi for å undersøke dynamikken av og hvordan abscission skjer i levende vev in vivo. Våre data viser at abscissionsprosessen er svært dynamisk og indikerer at forskjellige celletyper kan gjennomgå cytokinese med forskjellig dynamikk. Når det gjelder rekruttering av maskineriet som regulerer abscission i humane celler har vi brukt avansert mikroskopi, inkludert superresolutions-, live- og elekronmikroskopi. Resultatene våre avdekker tidligere ukarakterisert dynamikk av viktige abscissionsfaktorer i humane celler under abscissionen. Våre data viser at viktige abscsissionsfaktorer kan gjennomgå transport til den intercellulære broen på vesikler, mediert av motorproteiner, noe som bidrar til deres rolle i abscission. Dessuten avdekker våre analyser at to viktige abscsissionsfaktorer gjennomgår transport sammen til den interellulære broen og viser lignende dynamikk på midbody, noe som antyder at de ikke kun gjennomgår sekvensiell rekruttering, men også rekrutteres sammen under abscission, noe som øker forståelsen av dynamikken av abscission i humane celler. For ytterligare å få innsikt i hvordan abscission kontrolleres på et molekylært nivå, undersøker vi rollene til nye identifiserte abscissionsfaktorer in vivo og i humane celler. Vi har oppdaget mulige nye proteinkomplekser som regulerer abscission og undersøker deres dynamikk og funksjon i abscission in vivo og i humane celler. Vi har funnet en direkte interaksjon mellom en viktig abscissionsfaktor og et nytt interagerende protein. Vi har generert reagenser som vil muliggjøre å forstå deres spatiotemporale dynamikk og funksjoner under abscission i forskjellige celletyper in vivo. Vi har også identifisert en mulig ny regulator av abscission i humane celler. Vi er i ferd med å analysere hvordan den rekrutteres og dens funksjon under cytokinese og abscission. Vi håper at disse studiene vil gi ny innsikt om molekylære mekansimer som regulerer abscission in vivo og i humane celler. Våre etablerte metoder vil muliggjøre å forstå den spatiotemporale dynamikken og molekylære mekanismer av abscission i forskjellige celletyper in vivo så vel som i humane celler mer detaljert. Prosjektet har dermed så langt økt forståelsen for hvordan cytokinetisk abscission reguleres spatialt og temporalt, så vel som på et molekylært nivå, både in vivo og i humane celler. Prosjektet har også indikert at forskjellige celletyper kan undergå abscission med forskjellig dynamikk, samt avdekket evolusjonært konserverte molekylære mekanismer for cytokinetisk abscission.

The overall effects of the project include increasing the knowledge about the mechanisms of cytokinetic abscission in vivo as well as in human cells. Specifically, concerning cytokinetic abscission in vivo, our findings contribute to the understanding of mechanisms of abscission factor recruitment to the midbody during cytokinesis. The findings in human cells contribute to the understanding of the spatiotemporal dynamics of proteins and their recruitment to the intercellular bridge during cytokinetic abscission. Overall, the findings contribute new knowledge in the cytokinesis research field. The project has also resulted in competence development for project participants, among others through method development and interdisciplinary collaboration, which will be valuable also in future projects. The project results have been, and will continue to be, disseminated in scientific journals, scientific seminars and presentations, both nationally and internationally.

Cytokinesis, the final step of cell division, concludes with abscission, which involves cleavage of the intercellular bridge between the two daughter cells. In recent years, key insights into the control of abscission have been gained in human cultured cell lines by a combination of advanced molecular biological and imaging technologies. However, the mechanisms controlling the final abscission step in vivo in the context of multi-cellular living tissues are much less understood. Major questions in the field concern how cytokinesis is controlled in a multi-cellular context and how cytokinesis might be differentially regulated in different cell types in vivo. This project aims at addressing these questions by elucidating the spatiotemporal and molecular control of cytokinetic abscission in powerful in vivo abscission models using Drosophila melanogaster as a model organism. We will complement our work with studies of cytokinesis in human cells to compare and contrast with our in vivo findings and to elucidate evolutionarily conserved mechanisms. To discover novel abscission regulators we aim to identify novel interactors of established abscission machinery components. The project will apply a multidisciplinary approach based on a combination of cutting-edge imaging technologies, genetic, cell biological, biochemical and molecular biological methods. We hope that our work will give novel insight into the mechanisms by which cytokinesis is controlled in different cell types dividing asymmetrically and symmetrically in vivo.