Schnupperpraktikum Molekulare Zellbiologie

Molekularbiologie und Biochemie der Pflanzen (AG Puchta)

Zeitraum: 11.07.2011 - 22.07.2011
Zeit: 14:00 - 18:00 Uhr (bzw. nach Absprache)
Ort: Labore des Botanischen Instituts (AG Puchta), Gbd. 30.43 (6.OG)
Betreuer: Dr. Anja Mannuß, Laura Köhler, Susan Schröpfer,
Teilnehmerzahl: 9

Inhalte:

Die DNA, Erbinformation eines Organismus, ist ständig der Gefahr ausgesetzt, durch exogene oder endogene Faktoren Schäden zu erleiden. Für das Überleben einer Zelle ist jedoch die genomische Stabilität essentiell, weshalb sich im Laufe der Evolution effiziente Reparaturwege entwickelt haben. Die Reparatur durch Rekombination ist ein elementarer Mechanismus, der in allen Organismen zum Einsatz kommt: man unterscheidet hier zwischen nicht-homologer Rekombination (NHEJ) und homologer Rekombination (HR). In somatischen Zellen spielt die HR zwar gegenüber dem NHEJ eine untergeordnete Rolle, sie ist aber dennoch wichtig für die präzise Reparatur von gefährlichen DNA-Doppelstrangbrüchen. Außerdem ist die HR die Basis für gezielte Modifikationen von Pflanzengenomen zu biotechnologischen Zwecken. Weiterhin ist die HR auch ein unerlässlicher Schritt in der frühen Meiose, in der die Neukombination genetischer Information von Elternchromosomen erfolgt. Im Schnupperkurs werden ausgewählte Experimente zur Erforschung der DNA-Rekombination in Pflanzen durchgeführt, die einen repräsentativen Einblick in die aktuellen Arbeiten in unserer Arbeitsgruppe geben. Weitere Hintergrund-Informationen finden Sie auf unserer Webseite.

Themen:
Charakterisierung von T-DNA Insertions-Mutanten: Sensitivitätstests und Untersuchung der homologen Rekombinationsrate (Dr. Anja Mannuß)
Es werden Pflanzen verschiedener Mutantenlinien auf ihre Sensitivität gegenüber DNA-schädigenden Agenzien untersucht. Durch diese Assays kann bestimmt werden ob Proteine an der DNA-Reparatur beteiligt sind. Auch können Rückschlüsse auf genetische Interaktionen verschiedener an der DNA-Reparatur beteiligter Proteine gezogen werden. Des Weiteren werden verschiedene Mutantenlinien auf ihre homologe Rekombinationsrate hin untersucht. Die homologe Rekombination ist ein grundlegender Mechanismus der in den verschiedensten Organismen entwickelt wurde um Doppelstrangbrüche in der DNA fehlerfrei reparieren zu können.

Untersuchung von Mutantenlinien möglicher BRCA1 Interaktionspartner (Laura Köhler)

BRCA1 ist ein Tumorsupressorgen, in welchem Mutationen beim Menschen mit erblich bedingtem Brustkrebs assoziiert sind. Es übernimmt in verschiedenen Komplexen unterschiedliche Funktionen bei der DNA-Reparatur, weshalb auch BRCA1-assoziierte Proteine eine Rolle bei der Aufrechterhaltung der genomischen Integrität spielen. Viele dieser Proteine, wie auch BRCA1 selbst, sind in Arabidopsis thaliana konserviert.
Mutationen in Genen, die für die DNA-Reparatur wichtig sind, führen insbesondere nach DNA-Schaden zu Phänotypen, die vom Wildtyp abweichen. Bei einigen dieser Mutanten kommt es beispielsweise nach Einwirkung von UV-B-Strahlung zu einem Absterben der Stammzellen in der Wurzelspitze. Im Praktikum werden sie unter anderem mikroskopisch untersuchen, ob dieser Phänotyp auch bei Mutanten von BRCA1 und einigen assoziierten Proteinen auftritt.

Untersuchung der homologen Rekombination in meiotischen Zellen (Susan Schröpfer)

Durch den Ausfall von Proteinen der meiotischen Rekombination kommt es zu Schäden an der DNA, wie z.B. Chromosomen-Brücken und -Brüchen und der ungleichen Aufteilung der Chromosomen in den Keimzellen. Dies kann dazu führen, dass keine Nachkommen mehr erzeugt werden können. Im Praktikum soll die Funktion verschiedener Proteine, die an der meiotischen Rekombination beteiligt sind untersucht werden. Dafür sollen Präparate meiotischer Zellen von verschiedenen Knockout-Mutanten hergestellt werden und anschließend am Fluoreszenzmikroskop untersucht werden. Des Weiteren soll mit Hilfe von fluoreszenzmarkierten Antikörpern festgestellt werden, wo die untersuchten Proteine während der Meiose lokalisiert sind.

Informationen zum Ablauf:
Die Durchführung der Experimente erfolgt in 3er-Gruppen. Jede Gruppe führt zwei der drei beschriebenen Versuche bei den genannten Betreuern durch, wobei ein Versuch in der ersten und der zweite in der darauf folgenden Woche statt findet. Grundsätzlich ist dafür die im Stundenplan vorgesehene Zeit eingeplant, Abweichungen davon werden mit den Betreuern der Versuche während der Vorbesprechung geklärt. Diese wird voraussichtlich ein bis zwei Wochen vor Beginn des Schnupperkurses stattfinden und zeitlich mit den angemeldeten Teilnehmer per Mail koordiniert. Für die Vorbesprechung besteht Teilnahmepflicht - es erfolgt eine allgemeine Sicherheitsbelehrung sowie eine spezielle Belehrung für den Umgang mit Mutagenen, die Teilnehmer werden auf drei Gruppen aufgeteilt und die Zuordnung zu den beiden Versuchen erfolgt. Außerdem werden die Themen sowie die Literatur für den im Rahmen von Modul 0004C zu haltenden Seminarvortrag vergeben.
Jeder Teilnehmer fertigt ein eigenständiges Protokoll zu einem der durchgeführten Versuche an. Die Zuteilung erfolgt ebenfalls bei der Vorbesprechung. Der Abgabe-Termin wird mit dem zuständigen Betreuer vereinbart. Durch das Protokoll können bis zu 10 Extrapunkte erzielt werden. Weitere bis zu 14 Extrapunkte können in dem Seminar (Modul 0004C) dazu kommen. Diese Extrapunkte werden auf die zentral organisierte Klausur zu Modul 4 angerechnet, sofern diese bestanden ist. Wichtig: die Inhalte des Schnupperkurses wie auch von Modul 0004C sind nicht klausurrelevant!
Das Seminar im Rahmen von Modul 0004C findet am Freitag, 22.07.2011 nach Absprache im Seminarraum von Botanik II statt. Hierbei hält jeder Teilnehmer einen Vortrag über das zugeteilte Thema (ca. 20 Minuten + 10 Minuten Diskussion).