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Molekulare Charakterisierung von CP75, einem neuen centrosomalen Protein in Dictyostelium discoideum

Molecular characterization of CP75, a novel Dictyostelium centrosome protein

  • Das Centrosom ist ein Zellkern-assoziiertes Organell, das nicht von einer Membran umschlossen ist. Es spielt eine wichtige Rolle in vielen Mikrotubuli- abhängigen Prozessen wie Organellenpositionierung, Zellpolarität oder die Organisation der mitotischen Spindel. Das Centrosom von Dictyostelium besteht aus einer dreischichtigen Core-Struktur umgeben von einer Corona, die Mikrotubuli-nukleierende Komplexe enthält. Die Verdoppelung des Centrosoms in Dictyostelium findet zu Beginn der Mitose statt. In der Prophase vergrößert sich die geschichtete Core-Struktur und die Corona löst sich auf. Anschließend trennen sich die beiden äußeren Lagen der Core-Struktur und bilden in der Metaphase die beiden Spindelpole, die in der Telophase zu zwei vollständigen Centrosomen heranreifen. Das durch eine Proteom-Analyse identifizierte Protein CP75 lokalisiert am Centrosom abhängig von den Mitosephasen. Es dissoziiert von der Core-Struktur in der Prometaphase und erscheint an den Spindelpolen in der Telophase wieder. Dieses Verhalten korreliertDas Centrosom ist ein Zellkern-assoziiertes Organell, das nicht von einer Membran umschlossen ist. Es spielt eine wichtige Rolle in vielen Mikrotubuli- abhängigen Prozessen wie Organellenpositionierung, Zellpolarität oder die Organisation der mitotischen Spindel. Das Centrosom von Dictyostelium besteht aus einer dreischichtigen Core-Struktur umgeben von einer Corona, die Mikrotubuli-nukleierende Komplexe enthält. Die Verdoppelung des Centrosoms in Dictyostelium findet zu Beginn der Mitose statt. In der Prophase vergrößert sich die geschichtete Core-Struktur und die Corona löst sich auf. Anschließend trennen sich die beiden äußeren Lagen der Core-Struktur und bilden in der Metaphase die beiden Spindelpole, die in der Telophase zu zwei vollständigen Centrosomen heranreifen. Das durch eine Proteom-Analyse identifizierte Protein CP75 lokalisiert am Centrosom abhängig von den Mitosephasen. Es dissoziiert von der Core-Struktur in der Prometaphase und erscheint an den Spindelpolen in der Telophase wieder. Dieses Verhalten korreliert mit dem Verhalten der mittleren Lage der Core-Struktur in der Mitose, was darauf hinweist, dass CP75 eine Komponente dieser Schicht sein könnte. Die FRAP-Experimente am Interphase- Centrosom zeigen, dass GFP-CP75 dort nicht mobil ist. Das deutet darauf hin, dass das Protein wichtige Funktionen im Strukturerhalt der centrosomalen Core- Struktur übernehmen könnte. Sowohl die C- als auch die N-terminale Domäne von CP75 enthalten centrosomale Targeting-Domäne. Als GFP-Fusionsproteine (GFP-CP75-N und -C) lokalisieren die beiden Fragmente am Centrosom in der Interphase. Während GFP-CP75-C in der Mitose am Centrosom verbleibt, verschwindet GFP-CP75-N in der Metaphase und kehrt erst in der späten Telophase zurück. GFP-CP75-C und GFP-CP75O/E kolokalisieren mit F-Aktin am Zellcortex, zeigen aber keine Interaktion mit Aktin mit der BioID-Methode. Die N-terminale Domäne von CP75 enthält eine potentielle Plk1- Phosphorylierungssequenz. Die Überexpression der nichtphosphorylierbaren Punktmutante (GFP-CP75-Plk-S143A) ruft verschiedene Phänotypen wie verlängerte oder überzählige Centrosomen, vergrößerte Zellkerne und Anreicherung von detyrosinierten Mikrotubuli hervor. Die ähnlichen Phänotypen konnten auch bei GFP-CP75-N und CP75-RNAi beobachtet werden. Der Phänotyp der detyrosinierten Mikrotubuli bringt erstmals den Beweis dafür, dass I in Dictyostelium posttranslationale Modifikation an Tubulinen stattfindet. Außerdem zeigten CP75-RNAi-Zellen Defekte in der Organisation der mitotischen Spindel. Mittels BioID-Methode konnten drei potentielle Interaktionspartner von CP75 identifiziert werden. Diese drei Proteine CP39, CP91 und Cep192 sind ebenfalls Bestandteile des Centrosoms.show moreshow less
  • The centrosome is a nonmembranous, nucleus-associated organelle. It plays crucial roles in a variety of mucrotubule-dependent processes, such as organelle positioning, cell polarization and mitotic spindle organization. The Dictyostelium centrosome consists of a core structure with three major layers, surrounded by a corona containing micrutubule-nucleation complexes. Dictyostelium centrosome replication starts at the onset of mitosis. In prophase, the core structure enlarges and the corona disappears. Afterwards, the core structure splits and the outer layers form two spindle poles maturating to two new, complete centrosomes in telophase. CP75 is one of nine novel proteins identified in a centrosomal proteome analysis. Endogenous CP75 localizes to the centrosome in a cell cycle- dependent manner. It dissociates from the core structure in early prometaphase and reappears at spindle poles in telophase. Since this pattern fits to the disappearance and reappearance of the central layer of the core structure, this indicates that CP75 is aThe centrosome is a nonmembranous, nucleus-associated organelle. It plays crucial roles in a variety of mucrotubule-dependent processes, such as organelle positioning, cell polarization and mitotic spindle organization. The Dictyostelium centrosome consists of a core structure with three major layers, surrounded by a corona containing micrutubule-nucleation complexes. Dictyostelium centrosome replication starts at the onset of mitosis. In prophase, the core structure enlarges and the corona disappears. Afterwards, the core structure splits and the outer layers form two spindle poles maturating to two new, complete centrosomes in telophase. CP75 is one of nine novel proteins identified in a centrosomal proteome analysis. Endogenous CP75 localizes to the centrosome in a cell cycle- dependent manner. It dissociates from the core structure in early prometaphase and reappears at spindle poles in telophase. Since this pattern fits to the disappearance and reappearance of the central layer of the core structure, this indicates that CP75 is a constituent of this layer. During interphase FRAP experiments reveal that GFP-CP75 exhibits no mobility at the centrosome. This indicates a role in structural maintenance of the centrosomal core. Both the C- and N-terminal domains of CP75 contain a centrosomal targeting domain. Fused to GFP (GFP-CP75-N and -C) both fragments localized to the centrosome in interphase, but only GFP-CP75-N disappears from the centrosome during mitosis. GFP-CP75-C and GFP-CP75O/E also colocalized with F-actin at the cell cortex. But it shows no direct interaction with actin in BioID. The N-terminal domain of CP75 contains Plk1 phosphorylation sites. Overexpression of phosphorylation site-defficient mutant of GFP-CP75 (GFP-CP75-Plk-S143A) causes different phenotypes like enlarged and disrupted nuclei, enlarged and supernumerary centrosomes and detyrosinated microtubules. A very similar phenotype was observed upon overexpression of GFP-CP75-N and upon knockdown of CP75 expression by RNAi. The phenotype of detyrosinated microtubules for the first time shows that posttranslational modification of Tubulin takes place in Dictyostelium. Live cell imaging showed that lack of CP75 caused defect in spindle formation. CP75 interacts in BioID with CP39, CP91 and Cep192, three other components of the centrosome.show moreshow less

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Metadaten
Author:Tatjana Peter
URN:urn:nbn:de:kobv:517-opus4-96472
Advisor:Ralph Gräf
Document Type:Doctoral Thesis
Language:German
Year of Completion:2016
Publishing Institution:Universität Potsdam
Granting Institution:Universität Potsdam
Date of final exam:2016/07/20
Release Date:2016/09/27
Tag:CP75; Centrosom; Dictyostelium
CP75; centrosome; dictyostelium
Pagenumber:III, 93
RVK - Regensburg Classification:WD 5275
Organizational units:Mathematisch-Naturwissenschaftliche Fakultät / Institut für Biochemie und Biologie
Dewey Decimal Classification:5 Naturwissenschaften und Mathematik / 57 Biowissenschaften; Biologie / 570 Biowissenschaften; Biologie
Licence (German):License LogoKeine Nutzungslizenz vergeben - es gilt das deutsche Urheberrecht