Dokument: Charakterisierung des Lipidtröpfchen-assoziierten Proteins CG9186

Titel:	Charakterisierung des Lipidtröpfchen-assoziierten Proteins CG9186
Weiterer Titel:	Characterization of the lipid droplet-associated protein CG9186
URL für Lesezeichen:	https://docserv.uni-duesseldorf.de/servlets/DocumentServlet?id=48997
URN (NBN):	urn:nbn:de:hbz:061-20190410-091825-8
Kollektion:	Dissertationen
Sprache:	Deutsch
Dokumententyp:	Wissenschaftliche Abschlussarbeiten » Dissertation
Medientyp:	Text
Autor:	MSc Werthebach, Michael [Autor]
Dateien:	[Dateien anzeigen] Adobe PDF [Details] 8,24 MB in einer Datei [ZIP-Datei erzeugen] Dateien vom 24.03.2019 / geändert 24.03.2019
Beitragende:	Jun.-Prof. Dr. Beller, Mathias [Gutachter] Prof. Dr. Kollmann, Markus [Gutachter]
Stichwörter:	CG9186
Dewey Dezimal-Klassifikation:	500 Naturwissenschaften und Mathematik » 570 Biowissenschaften; Biologie
Beschreibungen:	Ein zentrales Element des Lebens ist die Fähigkeit, überschüssige Energie aus der Nahrung in Form energiereicher Speichermetabolite zu bevorraten und diese bei Nahrungsmangel oder erhöhtem Energiebedarf zu remobilisieren. Lipide stellen hierbei die kalorisch bedeutendste Speicherform dar. Innerhalb von Zellen werden Lipide in spezialisierten Organellen, den sogenannten Lipidtröpfchen (engl.: Lipid Droplets, LDs), gespeichert. LDs bestehen aus einem hydrophoben Kern, der von einer mit Proteinen assoziierten Phospholipideinzelschicht umgeben ist. Über die Bereitstellung von Energie hinaus besitzen LDs zahlreiche weitere Funktionen. So können sie als Speicherort für Histone dienen oder sind an der Synthese lipophiler Signalmoleküle wie Steroidhormone beteiligt. Diese funktionelle Diversität spiegelt sich auch in der Zusammensetzung der LD- assoziierten Proteine wieder. In Proteom-Analysen mit aufgereinigten LDs wurden mehrere hundert unterschiedliche Proteine identifiziert, von denen viele bislang wenig charakterisiert sind. Eines dieser Proteine ist die evolutionär konservierte annotierte Lipase CG9186 aus Drosophila melanogaster. Eine initiale Charakterisierung anhand von Überexpressionsexperimenten widerlegte die vorhergesagte Rolle als Lipase, charakterisierte den Lokalisationsmechanismus des Proteins und demonstrierte eine induzierte Aggregation der LDs (Thiel et al., 2013). Die organismische Bedeutung von CG9186 blieb jedoch weiterhin unklar. Im Rahmen der vorliegenden Dissertation sollte daher die Funktion von CG9186 näher untersucht werden. Durch massenspektroskopische Untersuchen konnte ich zeigen, dass eine C-terminale Ubiquitinierung von CG9186 für die induzierte LD-Aggregation notwendig ist. Des Weiteren konnte ich Interaktionspartner von CG9186 identifizieren, die auf eine Funktion außerhalb des Fettstoffwechsels hindeuten. Um die in vivo Funktion von CG9186 zu untersuchen, habe ich mittels CRISPR/Cas9 eine CG9186 Deletionsmutante generiert. Die mutanten Tiere sind homozygot lebensfähig und weisen verringerte Lipidspeichermengen auf. Außerdem zeigen sie eine höhere Sensitivität gegenüber Hungerreizen und oxidativem Stress sowie eine geschlechtsspezifische Verkürzung der Lebensspanne männlicher Tiere. Zugleich besitzt die Mutante aber eine deutlich erhöhte Resistenz gegenüber Trockenstress. In Verbindung mit Expressionsdaten verschiedener Kandidatengene waren die beobachteten Phänotypen mit einem Einfluss der CG9186 Mutation auf die endokrine Regulation der Physiologie vereinbar. Diese Hypothese wurde durch die in den Protein-Protein Interaktionsstudien beobachtete Bindung zwischen CG9186 und Enzymen, die den Abbau des Juvenilhormons vermitteln, unterstützt. Dass CG9186 mutante Larven ihre Entwicklungsgeschwindigkeit nicht an wechselnde Futterbedingungen anpassen können und auch nicht in der Lage sind auf Transkriptebene adäquat zu reagieren, untermauert die mögliche Rolle von CG9186 in der Regulation des Juvenilhormon Signalwegs. The ability to store excess nutritional energy in the form of energy-rich metabolites, and to remobilize them in the event of a lack of nutrient supply or elevated energy demand, is a central feature of life across all phyla. Lipids are the quantitatively most important storage metabolite. Within cells, lipids are stored in specialized organelles called lipid droplets (LDs). LDs consist of a hydrophobic core surrounded by a phospholipid monolayer with proteins attached. In addition to their function as a source of energy-rich compounds to fuel energy metabolism, more recent data demonstrated multifarious functions of LDs. For example, LDs serve as storage sites for histones or provide building blocks for the synthesis of lipophilic signaling molecules such as steroid hormones. This functional diversity is also reflected by the composition of the LD-associated proteome. Mass spectrometric analyses of purified LDs have identified several hundred different proteins, many of which have not been characterized to date. One of these proteins is the evolutionarily conserved, annotated lipase CG9186 of Drosophila melanogaster. An initial characterization based on overexpression experiments refuted the predicted role of CG9186 as a lipase, characterized the protein's localization mechanism and demonstrated an induced aggregation of LDs (Thiel et al., 2013). However, the organismic role of CG9186 remained unclear. The major goal of this dissertation was therefore the elucidation of the function of CG9186. Through mass spectroscopic experiments I was able to demonstrate that ubiquitination of the CG9186 C-terminus is necessary for the induced LD aggregation. Furthermore, I was able to identify interaction partners of CG9186 that indicate a function outside of fat metabolism. To investigate the in vivo function of CG9186, I used the CRISPR/Cas9 technique to generate a CG9186 deletion mutant. The mutant animals are homozygous viable and have reduced lipid storage levels. Additionally, they show a higher sensitivity towards starvation and oxidative stress as well as a sex-specific. At the same time, however, the mutants are highly resistant towards desiccation stress. In conjunction with expression data from selected candidate genes, the observed phenotypes were in accordance with a predicted influence of the CG9186 mutation on the endocrine regulation of physiology. In support of this hypothesis I detected a physical interaction between CG9186 and juvenile hormone degrading enzymes in the protein-protein interaction studies. The fact that CG9186 mutant larvae are unable to adapt their developmental timing and transcriptional response to altered nutritional conditions underlines the potential role of CG9186 in regulating the juvenile hormone signaling pathway.
Lizenz:	Urheberrechtsschutz
Fachbereich / Einrichtung:	Mathematisch- Naturwissenschaftliche Fakultät » WE Biologie
Dokument erstellt am:	10.04.2019
Dateien geändert am:	10.04.2019
Promotionsantrag am:	20.12.2017
Datum der Promotion:	24.09.2018