Universität zu Köln

Swaminathan, Karthic (2013). Regulation and Cellular roles of Coronin proteins. PhD thesis, Universität zu Köln.

Preview

PDF (Thesis) Swaminathan_et_al.pdf Download (3MB)

Abstract

Coronin proteins constitute a subfamily of WD repeat domain containing proteins represented by two homologues, coronin and CRN7, in the amoeba D. discoideum. Deletion of either one or both coronins led to severe defects in several physiological processes, such as cytokinesis, migration, and morphogenesis. It was suggested that coronin proteins in D. discoideum have both unique and redundant functions in the cell. However, the molecular mechanisms involved are largely unknown. We study here the CRIB (Cdc42- and Rac-interactive binding) motif of the coronin proteins in D. discoideum. It is located in a surface accessible area of the beta-propeller and provides a binding site for Rac proteins. Binding to GDP-loaded Rac is more efficient than to GTP-Rac. Through mutational studies, we identified residues important for Rac binding. Furthermore, we show here that corA- cells are defective in myosin II assembly and show increased cortical myosin already in the growth-phase whereas in wild-type cells the level increases only in the aggregation phase. Myosin II assembly is regulated by phosphorylation of its tail region through myosin heavy chain kinases (MHCKs). Their activity depends on the activation state of the serine/threonine kinase PAKa, a CRIB motif containing protein. We find that the myosin defect of corA-mutants can be rescued by expression of the coronin CRIB domain and by a dominant negative PAKa (PAKa-c) which is not targeted to the cell cortex like the wild-type protein and cannot exert its inhibitory function on MHCK. Importantly, a CRIB mutant deficient in Rac binding fails to rescue the myosin phenotype in corA-mutants highlighting the importance of coronin-Rac in regulation of myosin functions. In addition, we show that coronin interacts with PAKa though its N-terminus and that the binding site does not overlap with the CRIB domain. We propose that coronin through its affinity for GDP-Rac regulates the availability of GTP-Rac for activation of PAKa which then affects myosin assembly.

Item Type:	Thesis (PhD thesis)
Translated abstract:	Abstract Language In dieser Arbeit wird die Bedeutung des CRIB (Cdc42- and Rac-interactive binding) Motivs im WD Repeat enthaltenden Protein Coronin untersucht. Diese Motiv ist an der Oberfläche des Proteins lokalisiert und somit zugänglich für Interaktionen mit RhoGTPasen. Coronin bevorzugt Rac-GDP vor Rac-GTPγS, und Mutationen im CRIB Motiv führen zu einer Aufhebung der Rac Bindung. Basierend auf der Präferenz von Coronin für RacGDP könnte Coronin als Regulator der Rac Aktivierung fungieren. Diese Hypothese sollte mit Hilfe einer Coronin defizienten Dictyostelium discoideum Mutante (corA-) überprüft werden. In dieser Mutante sind die Mengen an aktiviertem Rac erhöht, ferner weist sie einen Myosin Defekt auf. corA- Zellen besitzen eine erhöhte Menge an kortikalem Myosin bereits in der Wachstumsphase, wohingegen in Wildtyp-Zellen dies erst in Zellen in der Aggregationsphase auftritt. Kortikales Myosin ist wichtig für die Polarisierung der Zellen in der Aggregationsphase und für eine effziente Chemotaxis. In D. discoideum ist die Bildung von kortikalen Myosinfilamenten durch Phosphorylierung des C-Terminus durch Myosin-schwere-Ketten-Kinase (MHCK) reguliert. Die Aktivität der MHCK ist abhängig vom Aktivierungsstatus der PAKa (p21-activated kinase). PAKa besitzt ein CRIB Motiv und wird durch RacGTP reguliert. Interessanterweise kann der Myosindefekt der corA- Mutante nicht durch ein Coronin aufgehoben werden, das eine mutierte CRIB Domäne besitzt. Dieses Mutantenprotein ist auch nicht in der Lage, mit Rac Proteinen zu interagieren. Eine dominant negative PAKa (PAKa-c), die nicht mehr im Zellkortex lokalisiert ist sondern im Zytosol, führt dagegen zu einer Reduktion von kortikalem Myosin in der Wachstumsphase in corA-Zellen. Unsere Ergebnisse führen zu einem Modell, bei dem Coronin die Menge an Rac kontrolliert, die für eine Aktivierung zur Verfügung stehen. Dadurch kann es Prozesse beeinflussen, die von RacGTP abbhängig sind wie die Aktivierung der PAKa. UNSPECIFIED
Creators:	Creators Email ORCID ORCID Put Code Swaminathan, Karthic skarthik@uni-koeln.de UNSPECIFIED UNSPECIFIED
Corporate Creators:	Centrum for biochemistry I, medical faculty, University of Cologne
URN:	urn:nbn:de:hbz:38-54569
Date:	15 April 2013
Language:	English
Faculty:	Faculty of Mathematics and Natural Sciences
Divisions:	Faculty of Medicine > Biochemie > Institut I für Biochemie
Subjects:	Life sciences
Uncontrolled Keywords:	Keywords Language Rac GTPases, actin binding proteins, kinase UNSPECIFIED
Date of oral exam:	15 April 2013
Referee:	Name Academic Title Noegel, Angelika Prof. Dr.
Refereed:	Yes
URI:	http://kups.ub.uni-koeln.de/id/eprint/5456