Dokument: Das Multi-PAM2-Protein Upa2 als neue Komponente des endosomalen mRNA-Transports in Ustilago maydis

Titel:	Das Multi-PAM2-Protein Upa2 als neue Komponente des endosomalen mRNA-Transports in Ustilago maydis
Weiterer Titel:	The multi PAM2 protein Upa2 as a novel component of endosomal mRNA transport in Ustilago maydis
URL für Lesezeichen:	https://docserv.uni-duesseldorf.de/servlets/DocumentServlet?id=51642
URN (NBN):	urn:nbn:de:hbz:061-20191202-104335-3
Kollektion:	Dissertationen
Sprache:	Deutsch
Dokumententyp:	Wissenschaftliche Abschlussarbeiten » Dissertation
Medientyp:	Text
Autor:	Dr. Jankowski, Silke [Autor]
Dateien:	[Dateien anzeigen] Adobe PDF [Details] 7,48 MB in einer Datei [ZIP-Datei erzeugen] Dateien vom 26.11.2019 / geändert 26.11.2019
Beitragende:	Prof. Dr. Feldbrügge, Michael [Betreuer/Doktorvater] PD Dr. Fleig, Ursula [Gutachter]
Stichwörter:	Ustilago maydis, mRNA-Transport, Endosomen, PAM2-Motiv
Dewey Dezimal-Klassifikation:	500 Naturwissenschaften und Mathematik » 570 Biowissenschaften; Biologie
Beschreibungen:	Das Wachstum eukaryotischer Zellen hängt stark von der Etablierung von Zellpolarität durch lokale Proteinaktivität ab. Ein zentraler Mechanismus hierbei ist der Transport von mRNA und deren lokale Translation. Der Langstreckentransport von mRNA in dem Basidiomyzeten Ustilago maydis ist essentiell für effizientes Längenwachstum der Hyphen. Im Gegensatz zu anderen beschriebenen Prozessen beruht der zugrundeliegende Mechanismus in diesem Modellorganismus auf dem Ko-Transport der mRNA auf Rab5a-positiven Endosomen. Zentrale Komponenten des transportierten messenger Ribonukleoproteinkomplexes (mRNP) sind das RNA-bindende Protein Rrm4, welches die Ziel-Transkripte selektiv erkennt, sowie das Poly(A)-bindende Protein Pab1, welches den Poly(A)-Anhang jeder mRNA bindet. Sowohl Rrm4 als auch Pab1 besitzen MLLE-Domänen, welche durch Bindung sogenannter PAM2-Motive Protein-Protein-Interaktionen vermitteln. So wurde das PAM2-Protein Upa1 als Adapterprotein ermittelt, welches die Ladung von Rrm4-mRNPs auf frühe Endosomen begünstigt. In der vorliegenden Arbeit wurde die zelluläre Rolle des PAM2-Proteins Upa2 genauer charakterisiert. Mit den mindestens vier vorhergesagten PAM2-Motiven stellt Upa2 eine Besonderheit dar. Gezielte Mutationen zeigten jedoch, dass die PAM2-Motive in Upa2 zwar funktionell sind und eine Interaktion mit dem Poly(A)-Bindeprotein Pab1 vermitteln, aber für die Funktion von Upa2 im mRNP unter den getesteten Bedingungen nicht wichtig sind. Stattdessen wurden zwei weitere interessante Domänen in diesem Protein identifiziert: Zum einen konnte eine N-terminale Region eingegrenzt werden, welche für die Funktionalität von Upa2 notwendig ist. Zum anderen zeigte sich, dass diese Funktion nur erfüllt wird, wenn Upa2 mithilfe des C-terminalen Tripeptids GWW an endosomale Transport-mRNPs rekrutiert wird. Ein starker Rückgang des Pab1-Transports in upa2-defizienten Mutanten verdeutlicht die zentrale Rolle dieses Proteins im Rrm4-abhängigen mRNA-Transport. In systematischen Deletionsstudien wurde zudem die Rolle von weiteren potentiellen PAM2-Proteinen untersucht. Dabei wurde die peroxisomale Komponente Upa9 identifiziert. Stämme mit einer Deletion von upa9 weisen einen zu rrm4-defizienten Mutanten ähnlichen Phänotyp beim filamentösen Wachstum auf. Upa9 lokalisiert in Peroxisomen, zeigt aber auch eine partielle Kolokalisierung mit Rrm4-positiven Partikeln. Aus der transienten Kolokalisierung konnte geschlossen werden, dass Upa9 keine direkte Komponente des endosomalen mRNA-Transports darstellt. Jedoch zeigen die hier durchgeführten Analysen eine Verbindung zwischen der Bewegung von frühen Endosomen und Peroxisomen in U. maydis. Growth of eukaryotic cells strongly depends on the establishment of cellular polarity via local protein activity. An important mechanism to achieve polarity is the active transport of mRNAs to specific sites for local translation. In the basidiomycete U. maydis, the establishment of cellular polarity is achieved by active long-distance transport of mRNAs. In contrast to other transport processes, the mechanism in U. maydis relies on co-transport of mRNA on Rab5a-positive endosomes. Two key components of the transported messenger ribonucleoprotein particle (mRNP) are the RNA-binding protein Rrm4, which is binding selectively to target mRNAs, and the poly(A)-binding protein Pab1 that is associated to the poly(A) tail of every mRNA. Both Rrm4 and Pab1 possess MLLE domains for protein-protein interaction with PAM2 motif-containing proteins. An example of such interactions is the PAM2 protein Upa1, which has been identified as an adapter-like protein, mediating the connection of Rrm4-mRNPs to early endosomal surfaces. In the present work, further investigations of the PAM2 protein Upa2 were carried out to determine its cellular role. Mutational analysis led to the validation of PAM2 functionality. Nevertheless, the interaction of PAM2 motifs with Pab1 appeared to be unnecessary for the function of Upa2. Instead, two new interesting regions were found: functionality of Upa2 is mediated via an N-terminal region of the protein, while its localization to early endosomes depends on the C terminal tripeptide GWW. Additionally, upa2 deficient mutants showed a strong reduction in Pab1 shuttling, indicating impaired mRNA transport. A systemic deletion survey of additional PAM2 containing proteins led to the identification of the peroxisomal component Upa9. Mutant strains harboring an upa9 deletion show a similar morphological phenotype as rrm4 deficient hyphae. Upa9 mainly localizes to peroxisomes, although a co localization to moving Rrm4-positive particles can occasionally be observed. Since co-localizing events are rare, it has been concluded that Upa9 is not incorporated into mRNPs directly. Nevertheless, results indicate a connection between early endosomal transport and the distribution of peroxisomes in U. maydis.
Lizenz:	Urheberrechtsschutz
Bezug:	Oktober 2013 - April 2019
Fachbereich / Einrichtung:	Mathematisch- Naturwissenschaftliche Fakultät » WE Biologie » Mikrobiologie
Dokument erstellt am:	02.12.2019
Dateien geändert am:	02.12.2019
Promotionsantrag am:	02.07.2019
Datum der Promotion:	25.09.2019