Dokument: Analyse der Interaktionen der ESCRT-III Untereinheit Shrub mit Lethal (2) giant discs, Vps20 und der endosomalen Membran
| Titel: | Analyse der Interaktionen der ESCRT-III Untereinheit Shrub mit Lethal (2) giant discs, Vps20 und der endosomalen Membran | |||||||
| URL für Lesezeichen: | https://docserv.uni-duesseldorf.de/servlets/DocumentServlet?id=60401 | |||||||
| URN (NBN): | urn:nbn:de:hbz:061-20220819-130044-2 | |||||||
| Kollektion: | Dissertationen | |||||||
| Sprache: | Deutsch | |||||||
| Dokumententyp: | Wissenschaftliche Abschlussarbeiten » Dissertation | |||||||
| Medientyp: | Text | |||||||
| Autor: | Breuer, Thomas [Autor] | |||||||
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| Beitragende: | Prof. Dr. Klein, Thomas [Gutachter] Jun.-Prof. Dr. Beller, Mathias [Gutachter] | |||||||
| Dewey Dezimal-Klassifikation: | 500 Naturwissenschaften und Mathematik » 570 Biowissenschaften; Biologie | |||||||
| Beschreibungen: | Die ESCRT-Maschinerie ist während des endosomalen Transports von Transmembranproteinen für die Bildung von intraluminalen Vesikeln (ILV) zuständig. Die Maschinerie (ESCRT-0-ESCRT-III) arbeitet sequentiell, wobei die finale Abschnürung der ILV durch ESCRT-III zusammen mit Vps4 vermittelt wird. Shrub ist die häufigste ESCRT-III Untereinheit. Die Polymerisation von Shrub in spiralförmigen Polymeren wird durch die Rekrutierung an die endosomale Membran über die Interaktion mit Vps20 initiiert. Für die vollständige Funktion von Shrub ist zusätzlich die Interaktion mit Lgd notwendig.
In dieser Arbeit konnte eine partielle Redundanz zwischen DM14-1 und DM14-3 in Lgd gezeigt werden. Zusätzlich wurde herausgefunden, dass das KARR R Motiv nicht als minimales Shrub-Bindemotiv in den DM14-Domänen ausreicht. Auch die Integration der Interaktionshelix von DM14-3 in die nicht Shrub-bindende DM14-4 ist für die Interaktion mit Shrub nicht ausreichend. In dieser Arbeit konnten Interaktionen zwischen der helikalen Haarnadel und einer Prolin-reichen Region am C-Terminus der DM14-Domänen gefunden werden, die möglicherweise für ihre strukturelle Integrität und damit für die Interaktion mit Shrub notwendig sind. Es konnte gezeigt werden, dass der Aminosäurebereich 558-664 in Lgd über die Integration des C-Terminus für die Stabilität des Proteins benötigt wird. Shrub und Vps20 ähneln sich strukturell. Das weist zusammen mit den ähnlichen Oberflächenpotentialen auf eine Bindung über elektrostatische Wechselwirkungen hin. Hier wurden elektrostatische Wechselwirkungen von Shrub und Vps20 in zwei Orientierungen durch MD-Simulationen überprüft. Mit in vivo Experimenten konnte gezeigt werden, dass die Störung einzelner Interaktionsoberflächen in Vps20 nicht zum Verlust der Vps20 Funktion führt. Eine mögliche Erklärung für diese Beobachtung wäre die Initiierung der Polymerisation von Shrub in beiden Orientierungen. Bei Störung der Bindung in einer Orientierung, könnte die Polymerisation weiterhin über die andere Orientierung in die entgegengesetzte Richtung initiiert werden. Shrub muss die endosomale Membran bei der Polymerisation binden um sie verformen zu können. Durch die Kombination von MD-Simulationen und in vivo Analysen konnten in dieser Arbeit eine mögliche Membranbindung von Shrub über die Interaktion von basischen Aminosäuren mit den Phospholipiden der endosomalen Membran gezeigt werden. Hierbei konnte gezeigt werden, dass auch monomeres Shrub Membranen binden kann.The ESCRT machinery mediates the formation of intraluminal vesicles (ILV) during endosomal transport of membrane proteins. The machinery (ESCRT-0-ESCRT-III) works in sequence, with the final pinch-off of the ILV being mediated by ESCRT-III together with Vps4. Shrub is the most abundant ESCRT-III subunit. Its polymerization in spirals is initiated by recruitment to the endosomal membrane via interaction with Vps20. The interaction of Shrub and Lgd is needed for the full function of Shrub. In this work it could be shown that DM14-1 and DM14-3 function in a partially redundant manner. In addition, it was found that the KARR R motif is not sufficient for Shrub binding and cannot act as a minimal shrub-binding motif in the DM14 domains. The integration of the DM14-3 interaction helix into the non-shrub-binding DM14-4 is also not sufficient for the interaction with Shrub In this work, interactions between the helical hairpin and a proline-rich region at the C-terminus of the DM14 domains could be found, which might be necessary for the structural integrity of the DM14 domains. Evidence was collected that the amino acid 558-664 in Lgd are required for the stability of the protein via the integration of the C-terminus. Shrub and Vps20 are structurally similar which together with the similar surface potentials indicates binding through electrostatic interactions. Here the binding of Shrub and Vps20 was examined in two orientations using a combination of molecular dynamics simulations an in vivo experiments. Perturbation of individual interaction surfaces in Vps20 does not lead to loss of Vps20 function. A possible explanation for this observation would be the initiation of the polymerization of Shrub in both orientations. If binding is disrupted in one orientation, polymerization could still be initiated in the opposite direction via the other orientation. Shrub has to bind the endosomal membrane during polymerization in order to be able to deform it. By combining molecular dynamics simulation and in vivo analysis again, a possible membrane binding of Shrub via the interaction of basic amino acids with the phospholipids of the endosomal membrane could be shown in this work. It was shown here that monomeric Shrub can also bind to membranes. | |||||||
| Lizenz: |  Urheberrechtsschutz | |||||||
| Fachbereich / Einrichtung: | Mathematisch- Naturwissenschaftliche Fakultät » WE Biologie » Genetik | |||||||
| Dokument erstellt am: | 19.08.2022 | |||||||
| Dateien geändert am: | 19.08.2022 | |||||||
| Promotionsantrag am: | 01.06.2022 | |||||||
| Datum der Promotion: | 08.08.2022 |
