Universität zu Köln

Shahriari, Mojgan (2008). Molecular and cell biological analysis of the ESCRT system in Arabidopsis thaliana. PhD thesis, Universität zu Köln.

Preview

PDF thesis_all_in_one.pdf Download (3MB)

Abstract

The Endosomal sorting complex required for transport (ESCRT) machinery facilitates the trafficking of ubiquitylated proteins from endosomes to lysosomes via the multivesicular bodies (MVBs) in yeast and mammals. Its components are arranged in three subcomplexes and associated proteins. The ESCRT complexes play critical roles in receptor downregulation, retroviral budding, and protein sorting. Disassembly of ESCRT complexes from endosomal membranes during the last stage of sorting is mediated by the AAA ATPaseVps4. In my thesis I have investigated two aspects of ESCRTs function in Arabidopsis thaliana. Analysis of the interactions of ESCRT homologous proteins of Arabidopsis by yeast two hybrid and BiFC assays showed that an interaction network of the ESCRT homologues in Arabidopsis exists. Vps23/ELCH plays a central role in the plant ESCRT machinery. It directly interacts with putative upstream ESCRT components and also ESCRT II and ESCRT III. In this study I found a TOM1 homologue and a member of a novel class of plant specific FYVE proteins that interact with ELCH suggesting that they might recruit cargo protein in Arabidopsis instead of Vps27 and HSE1 which are not exist in Arabidopsis genome. In the second part of my thesis I examined the role of AtSKD1 in ESCRT pathway in Arabidopsis. I identified one sequence homologue of Vps4 in Arabidopsis (AtSKD1). Yeast two hybrid and BiFC assays detected binding of AtSKD1 to the ESCRT III complex and regulatory proteins like AtLIP5, Vps60 and Vps46. In additio YFP-AtSKD1 colocalizes with endosomal markers such as Ara6 and Ara7, and endocytic marker dye FM4-64 in Arabidopsis protoplasts. Expression of dominant negative AtSKD1 variantsinduces changing in the endosomal system of Arabidopsis which resulted in enlarged endosomes resembling the yeast �class E� compartments. Expression of AtSKD1K178A, AtSKD1E234Q, AtSKD1K178AE234Q in Arabidopsis trichomes multiple nuclei similar to mutation of the Arabidopsis ESCRT I component Vps23/ELCH indicating that the MVB pathway regulates specifically cell division in plants. Furthermore, AtSKD1 dominant negative induce vacuole fragmentation and trichome death.

Item Type:	Thesis (PhD thesis)
Translated title:	Title Language Moleculare und zell biologische des ESCRT system in Arabidopsis thaliana German Molecular and cell biological analysis of the ESCRT system in arabidopsis thaliana English
Translated abstract:	Abstract Language ZUSAMMENEFASSUNG Die �Endosomal sorting complex required for transport� (ESCRT) Maschinerie ermöglicht den Transport ubiquitinierter Proteine von Endosomen zu den Lysosomomen über die �Multivesicular bodies� (MVBs) in Hefe und Säugetieren. Die Komponenten der ESCRT-Maschinerie sind in drei Subkomplexe und assoziierte Proteine angeordnet. Die Komplexe spielen eine entscheidende Rolle in der Rezeptorregulation, retroviraler Knospung und Proteinsortierung. Die Dissoziation der ESCRT-Komplexe von der endosomalen Membran in der letzten Stufe der Sortierung wird von der AAA-ATPase Vps4 vermittelt. In meiner Doktorarbeit habe ich zwei Aspekte der Funktion des ESCRTs in Arabidopsis thaliana untersucht. Die Analyse von Interaktionen zwischen ESCRT-homologen Proteinen in Arabidopsis mittels Hefe-2-Hybrid und BiFC-Untersuchungén zeigen, dass ein Interaktions-Netzwerk von ESCRT-Homologen in Arabidopsis existiert. Vps23/ELCH spielt eine zentrale Rolle in der ESCRT-Maschinerie. Es interagiert mit mutmaßlichen Upstream ESCRT-Komponenten sowie mit ESCRT II und ESCRT III. Im Rahmen dieser Studie habe ich ein TOM1-Homolog und ein Mitglied einer neuen Klasse pflanzenspezifischer FYVE-Proteine gefunden, welche mit ELCH interagieren. Dies legt nahe, dass sie an Stelle von Vps27 und HSE1, die nicht im Arabidopsis-Genom existieren, Cargo-Proteine rekrutieren. Im zweiten Teil meiner Doktorarbeit habe ich die Rolle von AtSKD1 im ESCRT-Weg in Arabidopsis untersucht. Ich identifizierte ein Sequenzhomolog von Vps4 in Arabidopsis (AtSKD1). Hefe-2-Hybrid und BiFC-Untersuchungén zeigten, das AtSKD1 sowohl an den ESCRT III � Komplex bindet als auch an regulatorische Proteine wie AtLIP5, Vps60 und Vps46. Zusätzlich kolokalisiert YFP-AtSKD1 in Arabidopsis-Protoplasten mit endosomalen Markern wie Ara6 und Ara7, wie auch mit FM4-64, einer endocytotischen Markerfärbung. Die Expression von dominant negativen AtSKD1-Varianten induziert eine Veränderung im endosomalen System von Arabidopsis, welcher in vergrößerten Endosomen resultiert, die den �Klasse E�-Kompartimenten in Hefe gleichen. Expression von AtSKD1K178A, AtSKD1E234Q, AtSKD1K178AE234Q in Arabidopsis-Trichomen führt zu multiplen Zellkernen ähnlich der Mutation der Arabidopsis ESCRT I Komponente Vps23/ELCH, was darauf hindeutet, das der MVB-Weg spezifisch die Zellteilung in Pflanzen reguliert. Darüberhinaus führt AtSKD1 dominant negative zu Vakuolenfragmentation und Trichomtod. German
Creators:	Creators Email ORCID ORCID Put Code Shahriari, Mojgan shahriam@uni-koeln.de UNSPECIFIED UNSPECIFIED
URN:	urn:nbn:de:hbz:38-29312
Date:	2008
Language:	English
Faculty:	Faculty of Mathematics and Natural Sciences
Divisions:	Faculty of Mathematics and Natural Sciences > Department of Biology > Botanical Institute
Subjects:	Life sciences
Uncontrolled Keywords:	Keywords Language ESCRT, MVB, endomembrane system, SKD1 German ESCRT, MVB, endomembrane system, SKD1 English
Date of oral exam:	27 November 2008
Referee:	Name Academic Title Hülskamp, Martin Prof. Dr.
Refereed:	Yes
URI:	http://kups.ub.uni-koeln.de/id/eprint/2931