Dokument: Transkriptomweite Einblicke in den Rrm4 vermittelten mRNA-Transport in Ustilago maydis

Titel:	Transkriptomweite Einblicke in den Rrm4 vermittelten mRNA-Transport in Ustilago maydis
Weiterer Titel:	Transcriptome-wide insights into Rrm4-mediated mRNA-transport in Ustilago maydis
URL für Lesezeichen:	https://docserv.uni-duesseldorf.de/servlets/DocumentServlet?id=31361
URN (NBN):	urn:nbn:de:hbz:061-20141111-084136-3
Kollektion:	Dissertationen
Sprache:	Deutsch
Dokumententyp:	Wissenschaftliche Abschlussarbeiten » Dissertation
Medientyp:	Text
Autor:	Haag, Carl [Autor]
Dateien:	[Dateien anzeigen] Adobe PDF [Details] 9,56 MB in einer Datei [ZIP-Datei erzeugen] Dateien vom 07.11.2014 / geändert 07.11.2014
Beitragende:	Prof. Dr. Feldbrügge, Michael [Betreuer/Doktorvater] Prof. Dr. Schaal, Heiner [Gutachter]
Stichwörter:	Ustilago maydis, Protein-RNA Interaktion, iCLIP, mRNA-Transport
Dewey Dezimal-Klassifikation:	500 Naturwissenschaften und Mathematik » 570 Biowissenschaften; Biologie
Beschreibungen:	Die räumliche und zeitliche Modulation der Proteinexpression auf der posttranskriptionellen Ebene ist ein wichtiger regulatorischer Aspekt von Entwicklungsprozessen. Die Etablierung der Polaritätsachsen wird beispielsweise anhand von mRNA-Lokalisierung und dem hierdurch ermöglichten Aufbau asymmetrischer Morphogengradienten gesteuert. Eine Voraussetzung für die erfolgreiche Infektion von Wirtspflanzen durch den pathogenen Pilz Ustilago maydis ist der morphologische Wechsel von hefeartigem hin zu filamentösem, unipolarem Wachstum. Das RNA bindende Protein Rrm4 ist die Hauptkomponente des Mikrotubuli-abhängigen mRNA Transports und der Verlust von rrm4 äußert sich in einer verminderten Virulenz, reduziertem filamentösen Wachstum, sowie dem Polaritätsverlust in Filamenten. Im Vorfeld dieser Arbeit wurde eine begrenzte Anzahl transportierter mRNAs identifiziert, jedoch blieben ein Bindemotiv und somit grundlegende Prinzipien des Rrm4-vermittelten mRNA-Transports weiterhin unklar. Ziel dieser Arbeit war es daher, gebundene Transkripte auf der transkriptomweiten Ebene mittels in vivo UV Quervernetzung zu identifizieren. Zu diesem Zweck wurden umfangreiche HITS CLIP Analysen der existierenden CLIP Banken durchgeführt und die iCLIP Methode am Beispiel von Rrm4 in U. maydis etabliert. Die in dieser Arbeit erhaltenen transkriptomweiten Einblicke zeigten, dass Rrm4 Ziel-mRNAs primär in der 3’UTR bindet. Zudem konnte anhand der iCLIP-Methode das für die Interaktion mit Rrm4 erforderliche Tetranukleotid UAUG als Bindemotiv identifiziert werden. Darüber hinaus zeigten die Daten, dass Rrm4 eine große Anzahl an mRNAs bindet. Anhand der beiden CLIP basierten Ansätze wurden bis zu 1.100 potentieller Ziel-mRNAs identifiziert, wovon 400 mRNAs in beiden Ansätzen überlappten. Die identifizierten mRNAs kodieren für eine Vielzahl funktionell diverser Proteine, darunter Polaritätsfaktoren, mitochondrielle Proteine und auch mit Membrantransport-assoziierte Faktoren. Dies zeigt, dass der Rrm4 vermittelte mRNA Transport eine globale Rolle in U. maydis Filamenten einnimmt und Rrm4 an einer Vielzahl von Prozessen beteiligt zu sein scheint. Die Charakterisierung einiger der in dieser Arbeit neu identifizierten Ziel mRNAs zeigte, dass Komponenten der ESCRT-Maschinerie das unipolare Wachstum in U. maydis beeinflussen. Des Weiteren zeigte die Deletion von ips1, dass diese Inositolphosphatsynthase für filamentöses Wachstum und Endozytose wichtig ist. Zudem erweist sich die unkonventionelle Sekretion der Chitinase Cts1 von ESCRT-assoziierten Faktoren als auch von der Inositolphosphatsynthase Ips1 abhängig, was auf eine Verbindung zu Endosomen und dem Membrantransport hindeutet. Der endosomale Membrantransport scheint somit möglicherweise ein durch Rrm4-regulierter Prozess zu sein. Insgesamt implizieren die in dieser Arbeit gewonnen Daten, dass der Rrm4-vermittelte mRNA-Transport bei der (a)symmetrischen Verteilung von Transkripten bzw. Proteinen während des filamentösen Wachstums von zentraler Bedeutung ist. The spatial and temporal modulation of protein expression is a crucial aspect of developmental processes. For example, the establishment of the axis of polarity is regulated by mRNA localization, which allows the formation of asymmetric gradients of morphogens. A prerequisite for infection of host plants by the pathogenic fungus Ustilago maydis is the morphological switch from yeast-like to unipolar filamentous growth. The RNA-binding protein Rrm4 is the key factor of microtubule-dependent mRNA-transport and loss of rrm4 results in reduced virulence, impaired filamentous growth and loss of polarity in filaments. Previously, a limited number of target mRNAs were identified, but a binding motif and therefore basic principles of Rrm4 mediated mRNA transport still remained unknown. Therefore, the aim of this thesis was the transcriptome wide identification of bound transcripts via in vivo UV crosslinking. For this purpose, a comprehensive HITS CLIP analysis of existing CLIP libraries was performed and the iCLIP method was established in U. maydis using Rrm4 as proof of principle. The transcriptome-wide insights gained in this thesis demonstrated that Rrm4 binds mRNAs primarily in their 3’UTR. In addition, using the iCLIP method the tetranucleotide UAUG was identified, which was required for the interaction with Rrm4. Furthermore, the data show that Rrm4 binds a large number of mRNAs. Both approaches identified up to 1,100 mRNAs, of which 400 mRNAs overlapped in both approaches. The identified candidates encoded for a multitude of functionally diverse proteins, such as polarity factors, mitochondrial proteins as well as factors associated with membrane transport. This shows that Rrm4 mediated mRNA transport plays a global role in U. maydis filaments and Rrm4 appears to be involved in a multitude of processes. The characterization of several novel target mRNAs revealed that components of the ESCRT-machinery are involved in the regulation of polar growth. In addition, the deletion of ips1 showed that this inositol-phosphate synthase is important for filamentous growth and endocytosis. Furthermore, the dependence of the unconventional secretion of the chitinase Cts1 on ESCRT associated factors and the inositol phosphate synthase Ips1 suggested a connection to endosomes and membrane transport. Thus, one of the functions of Rrm4 appears to involve the regulation of endosomal membrane transport. In summary, the data imply that during filamentation Rrm4 is of central importance regarding the symmetrical and asymmetrical distribution of transcripts and proteins throughout the cytoplasm.
Lizenz:	Urheberrechtsschutz
Bezug:	November 2009 - Januar 2013
Fachbereich / Einrichtung:	Mathematisch- Naturwissenschaftliche Fakultät » WE Biologie » Mikrobiologie
Dokument erstellt am:	11.11.2014
Dateien geändert am:	11.11.2014
Promotionsantrag am:	06.09.2013
Datum der Promotion:	13.11.2013