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- Original title:
- The role of ESCRT-associated AMSH proteins and ALIX in intracellular trafficking in Arabidopsis thaliana
- Translated title:
- Die Rolle von ESCRT-assoziierten AMSH Proteinen und ALIX im intrazellulären Transport in Arabidopsis thaliana
- Author:
- Kalinowska-Brandt, Kamila
- Year:
- 2016
- Document type:
- Dissertation
- Faculty/School:
- Fakultät Wissenschaftszentrum Weihenstephan
- Advisor:
- Isono, Erika (Priv.-Doz. Dr.)
- Referee:
- Isono, Erika (Priv.-Doz. Dr.); Schneitz, Kay H. (Prof. Dr.); Torres Ruiz, Ramón A. (Prof. Dr.)
- Language:
- en
- Subject group:
- BIO Biowissenschaften
- Keywords:
- Ubiquitin, DUB, intracellular trafficking, autophagy, endocytosis, AMSH, ALIX, ESCRT
- Translated keywords:
- Ubiquitin, DUB, intrazellulärer Transport, Autophagie, Endozytose, AMSH, ALIX, ESCRT
- TUM classification:
- BIO 400d
- Abstract:
- Eukaryotic cells respond to external environment by interpreting signal transduction networks and adjusting their protein levels accordingly. These processes are especially evolved in plants that due to the limited ability to use movement to deal with environmental changes had to increase physiological tolerance. Protein levels in plants are controlled among others by degradation rates. This occurs through protein degradation mechanisms such as ubiquitin-proteasome system, endocytic trafficking and autophagy, which are important for plant growth, development and stress responses. These pathways mostly depend on modification of target proteins with ubiquitin, a process regulated by ubiquitinating enzymes and DUBs (deubiquitinating enzymes). In this study, I have sought to understand the function of two MPN (Mpr1/Pad1 N-terminal) family DUBs, AMSH1 (ASSOCIATED MOLECULE WITH THE SH3 DOMAIN OF STAM 1) and AMSH3 in Arabidopsis thaliana. AMSH3 was previously demonstrated to interact with ESCRT-III (endosomal sorting complex required for transport-III), a highly conserved complex involved in such processes as endocytic sorting and autophagy. Knockout of AMSH3 causes a number of intracellular trafficking and vacuolar defects, in consequence leading to a seedling lethal phenotype. The function of AMSH1 was poorly understood before this study. Like many DUBs, AMSH proteins show substrate specificity towards ubiquitin linkages but not towards target proteins. It is therefore essential that their subcellular localization and DUB activity are strictly controlled, which occurs through interaction with other proteins. As the regulators of AMSH function were mostly unknown, I have conducted a Y2H screen using AMSH proteins as bait and identified ALIX (ALG-2-INTERACTING PROTEIN X). ALIX is a conserved eukaryotic adaptor protein and its homologs are implicated in various cellular processes in animals and fungi, though were not yet characterized in plants. I have shown in this study that the Arabidopsis ALIX interacts with AMSH1, AMSH3 and ESCRT-III, and that alix null mutants phenocopy amsh3 in seedling lethality. Moreover, I have demonstrated that ALIX is required for the endosomal localization of AMSH3 but does not affect its DUB activity. Altogether, my results prove that ALIX function is essential for proper endocytic trafficking, autophagy and vacuole biogenesis in Arabidopsis.
- Translated abstract:
- Eukaryotische Zellen reagieren auf ihre äußere Umwelt indem sie Signaltransduktionswege deuten und dementsprechend Anpassungen auf Protein-Ebene vornehmen. Diese Prozesse wurden in Pflanzen hauptsächlich entwickelt, um ihre physiologische Toleranz zu erhöhen, da sie nur eingeschränkt die Möglichkeit haben, sich durch Bewegung an Umweltveränderungen anzupassen. Das Proteinniveau in Pflanzen wird mitunter durch die Abbaurate der Proteine kontrolliert. Dies geschieht durch Proteinabbaumechanismen, wie dem Ubiquitin-Proteasomen-System, dem endozytotischen Transportweg und der Autophagie, welche alle für Pflanzenwachstum und –entwicklung essentiell sind. Diese Wege sind meistens abhängig von der Modifikation von Targetproteinen mit Ubiquitin, einem Prozess, der durch ubiquitinierende und DUBs (deubiquitinierende Enzyme) reguliert wird. In dieser Studie war mein Ziel die Funktion zweier DUBs in Arabidopsis thaliana zu verstehen, AMSH1 (ASSOCIATED MOLECULE OF THE SH3 DOMAIN OF STAM 1) und AMSH3, welche zu der MPN (Mpr1/Pad1 N-terminal) Familie gehören. Für AMSH3 wurde bereits gezeigt, dass es mit ESCRT-III (endosomal sorting complex required for transport-III) interagiert, einem hoch konservierten Komplex, der in Prozesse wie dem endozytotischen Transport und der Autophagie involviert ist. Null-Mutanten von AMSH3 zeigen eine Vielzahl von Fehlfunktionen im intrazellulären Transport und defekte Vakuolen, welche zu einem keimlingslethalen Phänotyp führen. Über die Funktion von AMSH1 war vor dieser Studie nur wenig bekannt. Wie viele DUBs, zeigen auch AMSH Proteine Substratspezifität gegenüber Ubiquitinverbindungen, aber nicht gegenüber Targetproteinen. Es ist daher notwendig, dass ihre zelluläre Lokalisation und DUB-Aktivität streng kontrolliert werden, was durch Interaktion mit anderen Proteinen stattfindet. Da die Regulatoren der AMSH-Funktion weitgehend unbekannt waren, habe ich einen Hefe-2-Hybrid-Screen mit AMSH Proteinen als Bait durchgeführt und ALIX (ALG-2-INTERACTING PROTEIN X) als Interaktor identifiziert. ALIX ist ein konserviertes eukaryotisches Adapterprotein und seine Homologe sind involviert in diverse zelluläre Prozesse in Tieren und Pilzen, jedoch war es in Pflanzen noch nicht charakterisiert. Ich habe in dieser Studie gezeigt, dass ALIX mit AMSH1, AMSH3 und ESCRT-III interagiert und dass alix Null-Mutanten einen amsh3 ähnlichen, keimlingslethalen Phänotyp haben. Außerdem wird ALIX für die endosomale Lokalisation von AMSH3 benötigt, hat aber keinen Einfluss auf dessen DUB-Aktivität. Ich habe insgesamt in dieser Studie gezeigt, dass die ALIX Funktion essentiell für korrekten endozytotischen Transport, Autophagie und Vakuolenbiogenese ist.
- WWW:
- https://mediatum.ub.tum.de/?id=1327354
- Date of submission:
- 05.10.2016
- Oral examination:
- 14.12.2016
- File size:
- 22046607 bytes
- Pages:
- 185
- Urn (citeable URL):
- https://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:91-diss-20161214-1327354-1-2
- Last change:
- 16.01.2017
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