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Title: Identificazione e caratterizzazione di geni che controllano il movimento dei cromosomi nella mitosi di Drosophila melanogaster
Authors: Pellacani, Claudia
Keywords: Mitosi;Cromosomi;Segregazione;Drosophila;BIO/18
Issue Date: 20-Feb-2009
Publisher: Università degli studi della Tuscia - Viterbo
Series/Report no.: Tesi di dottorato di ricerca. 21. ciclo
Abstract: 
La mitosi è un processo biologico complesso, che assicura nelle cellule in divisione la
ripartizione uguale dell’informazione genetica nelle due cellule figlie. La corretta esecuzione
della mitosi è necessaria per il normale sviluppo di organismi multicellulari e per prevenire
l’insorgenza di tumori. Per questo motivo, un obiettivo molto importante della ricerca
biologica attuale, è la comprensione dei meccanismi e l’identificazione dei geni/proteine
coinvolti nel processo mitotico. La tecnica dell’RNA interference (RNAi) ha avuto un
notevole impatto sugli studi di genomica funzionale, e sono state pubblicate numerose
ricerche nelle quali questa tecnica è stata usata per assegnare funzioni a geni ignoti. Nel
laboratorio dove sto svolgendo l’attività di ricerca abbiamo condotto esperimenti di RNAi su
cellule in coltura S2 di Drosophila melanogaster, al fine di identificare geni coinvolti nella
divisione cellulare. Questo lavoro ha portato all’identificazione di 155 geni mitotici, 70 dei
quali non erano mai stati precedentemente implicati in questo processo. Sorprendentemente,
questi studi mostrano che l’inattivazione mediante RNAi di diversi fattori di splicing provoca
evidenti difetti nella segregazione dei cromosomi. Il mio lavoro di tesi è consistito nella
caratterizzazione funzionale di due di questi fattori. In Drosophila queste proteine sono
codificati dai geni CG6876 e CG10754, che risultano omologhi rispettivamente ai geni
PRPF31 e SF3A2 presenti in uomo. Le proteine PRPF31 e SF3A2 sono componenti di due
snRNP (“small nuclear ribonucleoprotein”) coinvolti nel processo di “splicing”. Per definire il
ruolo mitotico di questi fattori, ho confrontato il fenotipo ottenuto trattando le cellule in
coltura S2 con dsRNA per questi geni con il fenotipo ottenuto dall’inattivazione del gene
Ndc80/Hec1, che codifica per una componente del cinetocore in grado di interagire con i
microtubuli del fuso mitotico. Queste analisi hanno rivelato che i geni CG6876, CG10754 e
Ndc80/Hec1 hanno, durante la mitosi, un ruolo molto simile. Infatti sia i fattori di “splicing”
che Hec1 sono richiesti per la funzione del cinetocore di formazione delle fibre cinetocoriche.
In assenza di queste fibre, i fusi che si formano sono fortemente alterati ed i cromosomi non
segregano correttamente. Complessivamente, questi risultati suggeriscono un ruolo
inaspettato per i fattori di “splicing” nella formazione del fuso mitotico e nella segregazione
cromosomica. Saranno necessari ulteriori studi per chiarire il ruolo di queste proteine nella
struttura e funzione del cinetocore.

Mitosis is the evolutionarily conserved process that enables a dividing cell to equally partition
its genetic material between the two daughter cells. The fidelity of mitotic division is crucial
for normal development of multicellular organisms and to prevent cancer or birth defects.
Understanding the molecular mechanisms of mitosis requires the identification of genes
involved in this process. Previous studies have shown that such genes can be readily
identified by RNA interference (RNAi) in Drosophila tissue culture cells. Exploiting the
powers of bioinformatics and RNAi technology, our laboratory has recently performed a large
screen aimed at detection of genes involved in the Drosophila mitotic process. This screen has
led to the identification of 155 mitotic genes, 70 of which have not been previously implicated
in cell division. Surprisingly, these studies showed that RNAi-mediated inactivation of
several highly conserved splicing factors results in strong defects in chromosome segregation.
My thesis project was focused on the functional characterization of two of these factors. They
are encoded by the CG6876 and CG10754 Drosophila genes, and are highly homologous
respectively to the PRPF31 and SF3A2 human genes. PRPF31 and SF3A2 are component of
two snRNPs involved in splicing regulation. To define the mitotic role of these splicing
factors I compared the phenotypes elicited by their depletion with that caused by RNAimediated
knockout of Ndc80/Hec1, which encodes a kinetochore protein that is thought to
interact with spindle microtubules. These analyses revealed that CG6876, CG10754 and
Ndc80/Hec1 have very similar mitotic roles. Both the splicing factors and the Ndc80/Hec1
protein are required for the formation of kinetochore-driven kinetochore fibers. In the absence
of these fibers spindle assembly is highly abnormal and the chromosomes fail to segregate.
Collectively, these results highlight an unanticipated role of splicing factors in spindle
assembly and chromosome segregation. Further studies will be required to determine the
precise role of these factors in kinetochore structure and function.
Description: 
Dottorato di ricerca in Genetica e biologia cellulare
URI: http://hdl.handle.net/2067/1145
Rights: If not otherwise stated, this document is distributed by the Tuscia University Open Archive under a Creative Commons 2.0 Attribution - Noncommercial - Noderivs License (http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/2.0/)
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