Universität zu Köln

Die verlässliche Weitergabe der genetischen Information bedarf strikter räumlicher und zeitlicher Regulierung von Replikationsfaktoren. Derart komplexe Proteinfunktionen sind meistens durch postranslationale Modifikationen, wie z.B. Ubiquitylierung, kontrolliert. Die AAA-ATPase CDC-48 ist essentiell am Ubiquitin-vermittelten Proteinabbau beteiligt. Während CDC-48 zunächst eine zentrale Funktion in der Regulierung der Mitose zugesprochen wurde, konnte kürzlich eine entscheidende Rolle des CDC-48/UFD-1/NPL-4-Komplexes bei der DNA-Replikation in Caenorhabditis elegans (C. elegans) gezeigt werden. Die mechanistischen Details der CDC-48-Aktivität während der DNA-Replikation sind bisher unbekannt. Daher ist es von besonderem Interesse, die ausschlaggebenden Substrate zu entschlüsseln. Diese Arbeit beschreibt die regulatorische Funktion von CDC-48 in der Koordinierung von Lizensierungs- und Elongationsprozessen bei der DNA-Replikation in C. elegans. Im Lizensierungsschritt der DNA-Replikation bindet CDT-1 an das Chromatin und leitet die Rekrutierung wichtiger Replikationsfaktoren, darunter CDC-45 und der GINS-Komplex, ein. CDC-45 und GINS bewegen sich während des Elongationsschrittes zusammen mit der Replikationsgabel. Es ist jedoch weitgehend unbekannt, wie deren Chromatinassoziierung kontrolliert wird. In cdc-48, ufd-1 oder npl-4 defizienten Embryonen ist der Lizensierungsfaktor CDT-1 spezifisch auf mitotischem Chromatin stabilisiert. Weiterhin zeigen Wurmembryonen andauernde Chromatinassoziierung von CDC-45 und des GINS-Komplexes, wenn cdc-48, ufd-1 oder npl-4 durch RNAi ausgeschaltet wurden. Bemerkenswerterweise sind die Proteinlevel von CDC-45 und der GINS-Untereinheiten SLD-5 und PSF-3 nicht durch ufd-1 oder npl-4 (RNAi) beeinträchtigt. Dies legt eine Regulierung nahe, die ohne Proteolyse von CDC-45 und GINS abläuft. Verminderte CDT-1 Level unterdrücken die Chromatinassoziierung des GINS-Komplexes in Embryonen, in denen CDC-48/UFD-1/NPL-4 nicht funktionsfähig ist. Folglich koordiniert CDC-48 vermutlich beide Prozesse, sowohl den Abbau von CDT-1, als auch die Chromatindissoziierung von CDC-45 und des GINS-Komplexes. Diese Arbeit beschreibt somit eine neue Funktion des Ubiquitin-selektiven Chaperons CDC-48/UFD-1/NPL-4 in der Regulierung chromatinassoziierter Prozesse. Die Identifizierung der relevanten Faktoren während der DNA-Replikation belegt eine wesentliche Role in der Beibehaltung der genetischen Information durch ein unerwartetes Prinzip der Substrat-Regulierung.

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