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Dictyostelium amoebae perform a semi-closed mitosis, in which the nuclear envelope is fenestrated at the insertion sites of the mitotic centrosomes and around the central spindle during karyokinesis. During late telophase the centrosome relocates to the cytoplasmic side of the nucleus, the central spindle disassembles and the nuclear fenestrae become closed. Our data indicate that Dictyostelium spastin (DdSpastin) is a microtubule-binding and severing type I membrane protein that plays a role in this process. Its mitotic localization is in agreement with a requirement for the removal of microtubules that would hinder closure of the fenestrae. Furthermore, DdSpastin interacts with the HeH/ LEM-family protein Src1 in BioID analyses as well as the inner nuclear membrane protein Sun1, and shows subcellular co-localizations with Src1, Sun1, the ESCRT component CHMP7 and the IST1-like protein filactin, suggesting that the principal pathway of mitotic nuclear envelope remodeling is conserved between animals and Dictyostelium amoebae.
The dictyostelium centrosome
(2021)
The centrosome of Dictyostelium amoebae contains no centrioles and consists of a cylindrical layered core structure surrounded by a corona harboring microtubule-nucleating gamma-tubulin complexes. It is the major centrosomal model beyond animals and yeasts. Proteomics, protein interaction studies by BioID and superresolution microscopy methods led to considerable progress in our understanding of the composition, structure and function of this centrosome type. We discuss all currently known components of the Dictyostelium centrosome in comparison to other centrosomes of animals and yeasts.
Dictyostelium centrosomes consist of a nucleus-associated cylindrical, three-layered core structure surrounded by a corona consisting of microtubule-nucleation complexes embedded in a scaffold of large coiled-coil proteins. One of them is the conserved CDK5RAP2 protein. Here we focus on the role of Dictyostelium CDK5RAP2 for maintenance of centrosome integrity, its interaction partners and its dynamic behavior during interphase and mitosis. GFP-CDK5RAP2 is present at the centrosome during the entire cell cycle except from a short period during prophase, correlating with the normal dissociation of the corona at this stage. RNAi depletion of CDK5RAP2 results in complete disorganization of centrosomes and microtubules suggesting that CDK5RAP2 is required for organization of the corona and its association to the core structure. This is in line with the observation that overexpressed GFP-CDK5RAP2 elicited supernumerary cytosolic MTOCs. The phenotype of CDK5RAP2 depletion was very reminiscent of that observed upon depletion of CP148, another scaffolding protein of the corona. BioID interaction assays revealed an interaction of CDK5RAP2 not only with the corona markers CP148, gamma-tubulin, and CP248, but also with the core components Cep192, CP75, and CP91. Furthermore, protein localization studies in both depletion strains revealed that CP148 and CDK5RAP2 cooperate in corona organization.
Molekulare Charakterisierung des Centrosom-assoziierten Proteins CP91 in Dictyostelium discoideum
(2016)
Das Dictyostelium-Centrosom ist ein Modell für acentrioläre Centrosomen. Es besteht aus einer dreischichtigen Kernstruktur und ist von einer Corona umgeben, welche Nukleationskomplexe für Mikrotubuli beinhaltet. Die Verdoppelung der Kernstruktur wird einmal pro Zellzyklus am Übergang der G2 zur M-Phase gestartet. Durch eine Proteomanalyse isolierter Centrosomen konnte CP91 identifiziert werden, ein 91 kDa großes Coiled-Coil Protein, das in der centrosomalen Kernstruktur lokalisiert. GFP-CP91 zeigte fast keine Mobilität in FRAP-Experimenten während der Interphase, was darauf hindeutet, dass es sich bei CP91 um eine Strukturkomponente des Centrosoms handelt. In der Mitose hingegen dissoziieren das GFP-CP91 als auch das endogene CP91 ab und fehlen an den Spindelpolen von der späten Prophase bis zur Anaphase. Dieses Verhalten korreliert mit dem Verschwinden der zentralen Schicht der Kernstruktur zu Beginn der Centrosomenverdopplung. Somit ist CP91 mit großer Wahrscheinlichkeit ein Bestandteil dieser Schicht. CP91-Fragmente der N-terminalen bzw. C-terminalen Domäne (GFP-CP91 N-Terminus, GFP-CP91 C-Terminus) lokalisieren als GFP-Fusionsproteine exprimiert auch am Centrosom, zeigen aber nicht die gleiche mitotische Verteilung des Volllängenproteins. Das CP91-Fragment der zentralen Coiled-Coil Domäne (GFP-CP91cc) lokalisiert als GFP-Fusionsprotein exprimiert, als ein diffuser cytosolische Cluster, in der Nähe des Centrosoms. Es zeigt eine partiell ähnliche mitotische Verteilung wie das Volllängenprotein. Dies lässt eine regulatorische Domäne innerhalb der Coiled-Coil Domäne vermuten. Die Expression der GFP-Fusionsproteine unterdrückt die Expression des endogenen CP91 und bringt überzählige Centrosomen hervor. Dies war auch eine markante Eigenschaft nach der Unterexpression von CP91 durch RNAi. Zusätzlich zeigte sich in CP91-RNAi Zellen eine stark erhöhte Ploidie verursacht durch schwere Defekte in der Chromosomensegregation verbunden mit einer erhöhten Zellgröße und Defekten im Abschnürungsprozess während der Cytokinese. Die Unterexpression von CP91 durch RNAi hatte auch einen direkten Einfluss auf die Menge an den centrosomalen Proteinen CP39, CP55 und CEP192 und dem Centromerprotein Cenp68 in der Interphase. Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass CP91 eine zentrale centrosomale Kernkomponente ist und für den Zusammenhalt der beiden äußeren Schichten der Kernstruktur benötigt wird. Zudem spielt CP91 eine wichtige Rolle für eine ordnungsgemäße Centrosomenbiogenese und, unabhängig davon, bei dem Abschnürungsprozess der Tochterzellen während der Cytokinese.