Dokument: Die Rolle von PAM2-Proteinen während des endosomalen mRNA-Transports in Ustilago maydis

Titel:	Die Rolle von PAM2-Proteinen während des endosomalen mRNA-Transports in Ustilago maydis
Weiterer Titel:	The role of PAM2 proteins during endosomal mRNA transport in Ustilago maydis
URL für Lesezeichen:	https://docserv.uni-duesseldorf.de/servlets/DocumentServlet?id=30400
URN (NBN):	urn:nbn:de:hbz:061-20140825-094054-1
Kollektion:	Dissertationen
Sprache:	Deutsch
Dokumententyp:	Wissenschaftliche Abschlussarbeiten » Dissertation
Medientyp:	Text
Autor:	Dr. Pohlmann, Thomas [Autor]
Dateien:	[Dateien anzeigen] Adobe PDF [Details] 25,36 MB in einer Datei [ZIP-Datei erzeugen] Dateien vom 22.08.2014 / geändert 22.08.2014
Beitragende:	Prof. Dr. Feldbrügge, Michael [Gutachter] Prof. Dr. Wagner, Rolf [Gutachter]
Dewey Dezimal-Klassifikation:	500 Naturwissenschaften und Mathematik » 570 Biowissenschaften; Biologie
Beschreibungen:	Die Etablierung von Zellpolarität ist entscheidend für die Entwicklung und Funktion eukaryotischer Zellen. Dieser Prozess wird durch die asymmetrische Verteilung und Aktivität von Polaritätsfaktoren und weiterer zentraler Proteine gesteuert. Ein wichtiger Mechanismus ist der aktive Transport von mRNA und deren lokale Translation am Bestimmungsort. In dem phytopathogenen Basidiomyzeten Ustilago maydis ist das RNA-bindende Protein Rrm4 eine Schlüsselkomponente des Langstreckentransports von mRNA. Rrm4 bindet spezifische Transkripte und bildet zusammen mit dem Poly(A)-bindenden Protein Pab1 sowie weiteren Faktoren große Boten (messenger)-Ribonukleoprotein (mRNP)-Komplexe. Diese Komplexe werden anschließend entlang eines antipolaren Mikrotubuli-Zytoskeletts zu ihrem Bestimmungsort in der Zelle transportiert. Die C-terminale MLLE-Domäne von Rrm4 ist essentiell für die Verbindung der mRNP-Komplexe mit der Transportmaschinerie. Daraus leitete sich die Frage ab, wie der Transport der Rrm4-abhängigen mRNPs vermittelt wird und welche Faktoren an diesem Prozess beteiligt sind. In der vorliegenden Arbeit konnte das UNC-104/KIF1A-ähnliche Kinesin Kin3 als Plus-End-gerichtetes molekulares Motorprotein der Rrm4-abhängigen mRNPs identifiziert werden. Aufgrund der Bedeutung dieses Motorproteins für die Beförderung von frühen Endosomen wurde untersucht, ob eine Verbindung zwischen dem Transport von mRNPs und Endosomen existiert. In der Tat wird Rrm4 mit Endosomen transportiert und assoziiert mit diesen unabhängig von Kin3. Basierend auf diesen Daten wurde die neuartige Hypothese eines Endosomen-gekoppelten Transports von mRNA postuliert. Ein nächster wichtiger Schritt für das Verständnis des mRNA-Langstreckentransports ist die Aufklärung der genauen Zusammensetzung der mRNPs und deren Assoziation mit Endosomen. Sowohl Rrm4 als auch Pab1 besitzen an ihrem C-Terminus eine MLLE-Domäne, für die eine Interaktion mit dem PAM2-Motiv vorhergesagt wird. Daher wurde die Rolle zweier Kandidatenproteine mit PAM2-Motiv, genannt Upa1 (Ustilago PAM2 Protein 1) und Upa2, während des mRNA-Langstreckentransport untersucht. Es konnte gezeigt werden, dass das endosomale Protein Upa1 spezifisch den mRNA Transport beeinflusst, ohne die Funktion oder den Transport von Endosomen zu beeinträchtigen. Der Verlust von Upa1 oder dessen membranbindender FYVE-Domäne führt zu einer Beeinträchtigung der Rrm4-Bewegung und gestörtem Transport von Pab1. Upa1 interagiert im Hefe-Zwei-Hybrid-System sowohl mit Rrm4 als auch mit Pab1 und könnte als Adapterprotein die mRNPs mit den Endosomen verbinden. Im Gegensatz dazu interagiert Upa2 spezifisch mit Pab1, nicht jedoch mit Rrm4. Dementsprechend wirkt sich der Verlust von Upa2 nicht auf die Bewegung von Rrm4, jedoch auf den Transport von Pab1 aus, und der Phänotyp einer upa2-Deletion ist mit dem eines gestörten mRNA-Transports vergleichbar. Somit konnten zwei PAM2-Proteine als wichtige neue Faktoren des mRNA-Transports in U. maydis identifiziert werden. The establishment of cellular polarity is crucial for the development and function of eukaryotic cells. This process is mediated by asymmetric distribution and activity of polarity factors and other regulatory proteins. One major way to achieve this is the active transport of mRNA followed by their local translation. This enables the cell to control gene expression in a spatiotemporal manner. In the phytopathogenic basidiomycete Ustilago maydis, the RNA-binding protein Rrm4 is a key component of long-distance mRNA transport. Rrm4 binds a distinct set of transcripts and forms large messenger ribonucleoprotein (mRNP) particles together with the poly(A)-binding protein Pab1 as well as additional factors. Subsequently, these complexes are transported along an antipolar microtubule cytoskeleton to their cellular destination. The C-terminal MLLE domain of Rrm4 is important for the connection of mRNPs to the transport machinery. At the beginning of this project the involved motor proteins as well as the connection of Rrm4 to these were unknown. In this thesis, the UNC-104/KIF1A-like kinesin motorprotein Kin3 was identified as plus end directed motor for the Rrm4-dependent mRNPs. Based on its role in trafficking of early endosomes a possible connection between the transport of mRNPs and endosomes was investigated. Indeed, Rrm4 is cotransported with mobile endosomes and associates with these organelles independent of Kin3. As a result of these observations, the novel hypothesis of an endosome-coupled transport of mRNA was proposed. An important next step in the characterization of mRNA long-distance transport was the investigation of the exact composition of mRNPs as well as their association with endosomes. Rrm4 and Pab1 contain both a C-terminal MLLE domain, which is described to bind the defined PAM2 motif. Thus, the role of two candidate proteins containing a PAM2 motiv, called Upa1 (Ustilago PAM2 protein 1) and Upa2, during long distance mRNA transport was investigated. It could be demonstrated that the endosomal protein Upa1 specifically affects mRNA transport without impairing the function or transport of endosomes. Loss of Upa1 or its membrane-binding FYVE domain impairs transport of Rrm4 and Pab1. In the yeast two-hybrid system Upa1 interacts with Rrm4 as well as Pab1 and could thereby act as an adapter between mRNPs and endosomes. In contrast Upa2 specifically interacts with Pab1, but not with Rrm4. Consistent with this observation, loss of Upa2 affects only the transport of Pab1, but not of Rrm4, and the upa2 deletion resembles the phenotype observed upon disturbing mRNA transport. Hence, two PAM2-proteins could be identified as important new factors of mRNA tranpsort.
Lizenz:	Urheberrechtsschutz
Fachbereich / Einrichtung:	Mathematisch- Naturwissenschaftliche Fakultät » WE Biologie » Mikrobiologie
Dokument erstellt am:	25.08.2014
Dateien geändert am:	25.08.2014
Promotionsantrag am:	16.07.2013
Datum der Promotion:	27.09.2013