Characterization of Crn7, a novel mammalian Golgi protein - Kölner UniversitätsPublikationsServer

Rybakin, Vasily (2005). Characterization of Crn7, a novel mammalian Golgi protein. PhD thesis, Universität zu Köln. Open Access

Preview

PDF
thesis.pdf
Download (16MB)

Abstract

Coronins constitute an evolutionarily conserved family of WD-repeat actin-binding proteins, which can be clearly classified into two distinct groups based on their structural features. All coronins possess a conserved basic N-terminal motif and three to ten WD repeats clustered in one or two core domains. Dictyostelium and mammalian coronins are important regulators of the actin cytoskeleton, while the fly Dpod1 and the yeast coronin proteins crosslink both actin and microtubules. Apart from that, several coronins have been shown to be involved in vesicular transport. C. elegans POD-1 and Drosophila coro regulate the actin cytoskeleton, but also govern vesicular trafficking as indicated by mutant phenotypes. In both organisms, defects in cytoskeleton and trafficking lead to severe developmental defects ranging from abnormal cell division to aberrant formation of morphogen gradients. Crn7 is a ubiquitous mammalian coronin family member. The protein is distributed between the cytosol and Golgi, where it is present at the outer side of the membrane. Golgi localization of Crn7 depends on tyrosine phosphorylation and the integrity of ER-to-Golgi transport. The protein intimately associates with the Golgi membrane and does not require coatomer for its localization. Crn7 is an essential protein, as its knockdown by RNAi leads to a dramatic time- and concentration-dependent decrease in cell viability. Crn7 RNAi cells display scattered Golgi morphology, as demonstrated by electron and light microscopy. Most importantly, the knockdown leads to the block of protein export from the Golgi complex, while the import into the organelle, both anterograde and retrograde, remains unaffected. Further, I established that Crn7 interacts with AP-1 adaptor protein complex participating in the Golgi export by linking cargoes to the clathrin coat. The Golgi complex is the central protein sorting organelle in eukaryotic cells. The Golgi architecture varies significantly between species and cell types, but the organelle executes principally the same function. Upon the cargo protein entry from the endoplasmic reticulum, resident Golgi enzymes modify the cargo in a way that proteins destined to take different transport routes can be biochemically distinguished between and selectively recruited to the corresponding export carriers. We suggest that Golgi-localized Crn7 can function by regulating the cargo export from the Golgi, and thus affect protein sorting and trafficking along the biosynthetic pathway. We anticipate that Crn7 is recruited to the Golgi membranes by cytosolic portions of non-YxxPhi cargoes and cargo proteins, and interacts with AP-1 to allow the Golgi export of such cargoes/receptors.

Item Type:

Thesis (PhD thesis)

Translated abstract:

Abstract

Language

Die Coronine stellen eine evolutionär konservierte Proteinfamilie innerhalb der Aktin-bindenden WD-Repeat Proteine dar. Sie können aufgrund ihre Struktureigenschaften in zwei Gruppen eingeteilt werden. Alle Coronine besitzen ein konserviertes basisches N-terminales Motiv und drei bis zehn WD-Repeats, die in einer oder zwei Zentraldomänen angeordnet sind. Coronine aus Dictyostelium und Säugetieren sind wichtige Regulatoren des Aktin-Zytoskelettes, wohingegen Dpod1 aus Drosophila und Coronin der Hefe Aktin-Filamente mit Mikrotubuli verknüpfen. Darüberhinaus wurde gezeigt, dass verschiedene Coronine eine Rolle im Vesikeltransport spielen. POD-1 aus C. elegans und Coro aus Drosophila regulieren sowohl das Aktin-Zytoskelett als auch den Vesikeltransport, wie in Mutanten gezeigt werden konnte. In beiden Organismen führen Defekte in Zytoskelett und Vesikeltransport zu schweren Entwicklungsstörungen in Form von abnormaler Zellteilung bis hin zu Abweichungen in der Bildung von morphogenetischen Gradienten. Crn7 ist ein in Säugetieren ubiquitär vorkommendes Coronin. Das Protein ist in Zytosol und Golgi-Apparat lokalisiert, wobei es an die Außenseite der Golgi-Membranen bindet. Die Lokalisation von Crn7 an Golgi-Membranen hängt ab von Tyrosinphosphorylierung wie auch der Integrität des Vesikeltransportes vom ER zum Golgi-Apparat. Crn7 bindet mit hoher Affinität an Golgi-Membranen, ohne dafür COP-Adaptorproteine zu benötigen. Dass Crn7 ein essentielles Protein ist, zeigen RNAi-Experimente, die Zeit- und Konzentrationsabhängig zu einer sehr deutlichen Verminderung des Zellüberlebens führen. Zellen, die mit siRNA gegen Crn7 behandelt werden, zeigen eine ungeordnete Golgi-Morphologie, die mittels Licht- und Elektronenmikroskopie nachgewiesen wurde. Insbesondere führt die Herunterregulation von Crn7 zu einer Blokade des allgemeinen Proteinexports aus dem Golgi-Komplex, wohingegen der Import in diese Organelle, sowohl anterograd als auch retrograd, unverändert bleibt. Darüberhinaus interagiert Crn7 mit dem AP-1 Adaptorproteinkomplex, der eine zentrale Rolle in Golgi-Exportprozessen hat, indem er die zum Export bestimmten Proteine mit Clathrin verbindet. Der Golgi-Komplex ist die zentrale proteinsortierende Organelle. Die Architektur des Golgi-Apparates variiert deutlich zwischen den Spezies und Zelltypen, wobei sie aber grundsätzlich die gleiche Funktion erfüllt. Wird ein Protein aus dem ER in den Golgi-Apparat transportiert, wird es von Golgi-Enzymen so modifiziert, dass Proteine, die für unterschiedliche Transportwege bestimmt sind, effektiv unterschieden und für die entsprechenden Exportvesikel rekrutiert werden können. Wir stellten fest, dass das Golgi-lokalisierte Crn7 eine Funktion in der Regulation des Exportes von Transitproteinen hat. Dadurch wird der anterograde biosynthetische Transport in der späten Golgi-Phase unterbrochen. Wir nehmen an, dass Crn7 durch zytosolische Anteile von nicht-YxxPhi Transitproteinen und ihren Rezeptoren an die Golgi-Membran gebunden wird und dort mit AP-1 interagiert, sodass der Export solcher Transitproteine/Rezeptoren ermöglicht wird.

German

Creators: