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Titelaufnahme

Titel
Mutational analysis of the ubiquitin binding domains of TOL proteins in Arabidopsis thaliana / eingereicht von Christina Artner
VerfasserArtner, Christina
Betreuer / BetreuerinLuschnig, Christian ; Korbei, Barbara
ErschienenWien, 24.5.2016
Umfang104 Blätter : Illustrationen
HochschulschriftUniversität für Bodenkultur Wien, Univ., Masterarbeit, 2016
Anmerkung
Mit deutscher Zusammenfassung
SpracheEnglisch
DokumenttypMasterarbeit
Schlagwörter (DE)TOLs (TOM1-like) ESCRT (endosomal sorting complx required for transport) Ubiquitin-Bindungsdomänen (UBD) intraluminale Vesikel VHS-Domäne GAT-Domäne Arabidopsis thaliana
Schlagwörter (EN)TOLs (TOM1-like) ESCRT(endosomal sorting complx required for transport) ubiquitin binding domains (UBD) untraluminal vesicles VHS-domain GAT-domain Arabidopsis thaliana
Schlagwörter (GND)Ackerschmalwand / Plasmamembran / Proteine / Degradation / Ubiquitin
URNurn:nbn:at:at-ubbw:1-20608 Persistent Identifier (URN)
Zugriffsbeschränkung
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Mutational analysis of the ubiquitin binding domains of TOL proteins in Arabidopsis thaliana [2.85 mb]
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Klassifikation
Zusammenfassung (Deutsch)

Die Aktivität membran-assoziierter Plasmamembranproteine (PMP) an der zellulären Oberfläche ermöglicht die Interaktion einzelner Zellen untereinander als auch mit ihrer Umwelt. Die Reaktion auf veränderte Umwelteinflüsse erfolgt unter anderem durch eine Regulation der Degradation dieser Proteine. PMP, welche für die Degradierung bestimmt sind, können mittels Ubiquitin-Kopplung markiert, durch Endocytose in die Zelle aufgenommen und mithilfe der ESCRT Maschinerie zum endgültigem Abbau transportiert werden. Die ESCRT Maschinerie, bestehend aus vier Komplexen, ist besonders konserviert, wobei ESCRT-0 in pflanzlichen Zellen nicht vorhanden und daher eine Ausnahme bildet. Die initiale Kontaktaufnahme mit Ubiquitin-markierten PMP erfolgt durch die Ubiquitin-Bindungsdomänen (UBDs) des ESCRT-0 Komplexes. Die Entdeckung der Tom1-like Proteine (TOL) als mögliche Orthologe für ESCRT-0 in Arabidopsis thaliana eröffnet einen neuen Blickwinkel in den endosomalen Mechanismus in pflanzlichen Zellen. Die Ähnlichkeit zwischen den tierischen und pflanzlichen UBDs der ESCRT-0 und TOL Proteinen lässt auf eine gemeinsame Funktionalität schließen. Zur Charakterisierung dieser TOL Proteine in Arabidopsis thaliana wurden innerhalb dieser Masterarbeit die entsprechend höchst konservierten Aminosäuren der UBDs mutiert und analysiert. In in vitro Experimenten konnte ich eine reduzierte Ubiquitin-Bindungsaktivität nachweisen. Darauf folgende in vivo Experimente bestätigten nicht nur die Änderung der Ubiquitin-Interaktion, sondern auch eine veränderte zelluläre Lokalisierung des Proteins. Diese Resultate weisen nicht nur auf die Wichtigkeit der UBDs der TOL Proteine hin, sondern eröffnen auch eine neue Sichtweise auf ihre Interaktion mit anderen Proteinen und der Sortierungsmaschinerie. Dementsprechend stellt diese Masterarbeit einen wichtigen Meilenstein für zukünftige Studien zur Analyse des Zusammenspiels zwischen ubiquitinierten PMP und dem endosomalen Sortierungssystem dar.

Zusammenfassung (Englisch)

Regulation of plasma membrane protein abundance controls responses to changing environmental conditions. Membrane proteins destined for degradation are marked by ubiquitin, endocytosed and subsequently transferred by the ESCRT (Endosomal Sorting Complex required for Transport) machinery to the final degradation compartment. The ESCRT machinery, consisting of four complexes, is highly conserved with the exception of the ESCRT-0, which as such is not found in plants. Yet, first contact with ubiquitinated cargo is initiated by the ubiquitin binding domain (UBD) of the ESCRT-0 complex. Thus the discovery of a family of nine proteins, called TOLs (Tom1 like), as potential ESCRT-0 orthologs in Arabidopsis thaliana gave a new perspective to plant endosomal trafficking. As mammalian and yeast ESCRT-0 subunits share similar UBDs with the TOLs, related functionality was assumed. In order to characterize the unique TOL proteins, I mutated the highly conserved amino acids reported to be important for ubiquitin binding. With these mutated constructs, I performed in vitro binding studies and could successfully show a substantial decrease in ubiquitin binding. I used these constructs to design in vivo TOL constructs to analyze the effect of the lack of ubiquitin binding in planta. Initial analysis of these plant lines showed that the mutation of the UBDs not only affects the binding to ubiquitin but also the localization of the TOL proteins. These results not only verify the importance of these UBDs of the TOL proteins but further suggest their interplay in the regulation of the function of the proteins and potentially the entire machinery that is responsible for the degradation of plasma membrane localized proteins. Further analysis will be needed to confirm these results. Nevertheless, this study serves as a solid corner stone to unravel the interplay between ubiquitinated plasma membrane proteins destined for degradation and the endosomal sorting machinery.