Posttranslationale Modifikation des Proteins der Promyelozytenleukämie (PML) nach unterschiedlicher Stressinduktion

Krause, Anke (2014). Posttranslationale Modifikation des Proteins der Promyelozytenleukämie (PML) nach unterschiedlicher Stressinduktion. PhD thesis, Universität zu Köln. Open Access

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Abstract

Posttranslational modifications such as sumoylation, ubiquitination or phosphorylation regulate multiple functions of the promyelocytic leukemia protein (PML) also the morphology of PML nuclear bodies. In this study, the influence of different stress factors as arsenic trioxide (ATO) and sorbitol on endogenous and overexpressed PML has been analysed to investigate the STUbL (sumo-targeted ubiquitin ligase) - signalling pathway of RNF4 (RING finger protein 4). Sumoylation of PML is a key regulator of PML stability in response to extracellular or intracellular stimuli. This study shows PML degradation via polysumoylation induced by ATO, a therapeutic agent for treatment of acute promyelocytic leukemia (APL). Sumoylated PML is targeted for ubiquitination by the E3 ligase RNF4 prior to the proteasome-mediated degradation. Furthermore, I was able to demonstrate that RNF4 interacts with PML as substrate in vivo using its two essential SIMs, SIM2 and SIM4. In contrast to ATO sorbitol treatment leads to increased PML-nuclear bodies (PML-NBs) in number and size and to a stabilization of PML, which is not affected by the inhibition of the 26S proteasome. Due to the discrepancy between the effects of ATO and sorbitol on PML and PML-NBs, the activity of cellular signalling cascades has been analysed upon those stress factors. After quantitative analysis of kinases, there is evidence that osmotic stress leads to the activation of the SAPK/JNK (Stress-activated Protein Kinase/Jun Nterminal Kinase) - and ERK (Extracellular-signal Regulated Kinase ) - signalling pathways. In conclusion, ATO leads to the proteolytic degradation of PML due to its sumodependant ubiquitination mediated by RNF4. So I assume, that in contrast to ATO, after osmotic stress PML is stabelized through its own phosphorylation via the SAPK/JNK- and the ERK-signalling cascade.

Item Type:

Thesis (PhD thesis)

Translated title:

Title	Language
Posttranslational modification of the promyelocytic leukemia protein (PML) after	UNSPECIFIED
different stress induction	UNSPECIFIED

Translated abstract:

Abstract

Language

Posttranslationale Modifikationen des Proteins der Promyelozytenleukämie (PML), zum Beispiel durch Phosphorylierung, Ubiquitinierung oder SUMOylierung, beeinflussen allgemein sowohl die Funktion von PML als auch die Morphologie von PML-Kernkörpern. Im Rahmen dieser Arbeit wurde der Einfluss unterschiedlicher Stressfaktoren auf endogenes sowie überexprimiertes PML analysiert. Somit konnte gezeigt werden, dass PML über den STUbL (SUMO-targeted ubiquitin ligase) - Signalweg durch die humane Ubiquitinligase RNF4 (RING finger protein 4) abgebaut wird. Arsentrioxid (ATO), das in der Therapie der akuten Promyelozytenleukämie (APL) Verwendung findet, führt zur PolySUMOylierung von PML. PolySUMOyliertes PML wird schließlich von der SUMO-abhängigen Ubiquitinligase RNF4 erkannt und proteasomal abgebaut. Darüber hinaus konnte gezeigt werden, dass RNF4 in vivo über seine beiden essentiellen SIMs, SIM2 und SIM4, mit PML als Substrat interagiert. Eine Stressinduktion mit Sorbitol führte im Gegensatz zu ATO zur Stabilisierung von PML. Dieser Effekt war unabhängig von der Inhibition des Proteasoms. Darüber hinaus beeinflusst osmotischer Stress die Anzahl und Größe der PMLKernkörper. Es konnten, verglichen mit ATO, mehr und vor allem größere PMLKernkörper nachgewiesen werden. Da ATO und Sorbitol unterschiedliche oder sogar gegensätzliche Auswirkungen auf die Morphologie von PML-Kernkörpern hatten, wurde die Aktivität mehrerer zellulärer Signalkaskaden in ATO sowie Sorbitol behandelten Zellen mit Hilfe von Proteinmikroarrays untersucht. Die Analyse zeigt einen Vergleich zwischen dem Effekt von Sorbitol und ATO. Der osmotische Stress führte, im Gegensatz zu ATO, zur Aktivierung der SAPK/JNK (Stress-activated Protein Kinase/Jun N-terminal Kinase) - sowie ERK (Extracellular-signal Regulated Kinase ) – Signalkaskade. Demnach führt ATO zum proteasomalen Abbau von PML durch die SUMOabhängige Ubiquitinligase RNF4. Osmotischer Stress dagegen stabilisiert PML, vermutlich durch dessen Phosphorylierung über die SAPK/JNK- bzw. ERK-Signalkaskade.

UNSPECIFIED

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