| AutorIn | | Name: | MAG. Christina Mladek | 1.Beurteilende(r)| Name: | Ao.Univ.Prof. Dipl.-Ing. Dr.nat.techn. Marie-Theres Hauser | | Herkunftsbetrieb: | | | Arbeit | | Typ der Arbeit: | Dissertation | | Sprache der Arbeit: | Englisch | | Titel der Arbeit in Originalsprache: | Identification and characterization of the ARIADNE gene family in Arabidopsis thalania | | Titel der Arbeit in deutsch: | n.a. | | Titel der Arbeit in englisch: | Identification and characterization of the ARIADNE gene family in Arabidopsis thaliana | | Publikationsmonat: | 04.2005 | | Seitenanzahl: | | | Online-Katalog der Universitätsbibliothek Bodenkultur | | AC-Nummer: | AC04517966 | | Abstract | | Abstract in Deutsch: | Die Regulation zellulärer Prozesse erfordert eine Vielzahl von Mechanismen,
um auf die intrazellulären Signale zu reagieren. Reversible
posttranskriptionale Modifikationen sind in die Stabilität, Aktivität und
Lokalisation von Proteinen involviert. Die Bindung von Ubiquitin an ein
spezifisches Substrat ist so eine Modifikation und markiert das Protein für
die proteolytische Degradation über das 26S Proteasom oder zum Transport in Lysosomen/Vacuolen. Die Regulation der Proteinstabilität über Ubiquitin-
abhängige Proteolyse spielt eine Rolle bei einer Vielzahl an pflanzlichen
Entwicklungsvorgängen, wie z.B. Signalübertragung von Hormonen, im
Zellzyklus, während der Embryogenese, Blüten- und Blattentwicklung und
auch bei Pflanzen-Pathogen-Interaktionen. Die Substratspezifität der
posttranslationalen Modifikation mit Ubiquitin wird durch die sogenannten
E3 Ubiquitin-Ligasen erreicht, die entweder als monomere oder
multimere Komplexe verkommen. Eine wichtige Komponente dieser E3
Enzyme sind Proteine mit RING (Really Interesting New Gene) ¿ Finger
Domänen. Die Gruppe der ARIADNE (ARI) Proteine besitzt zwei RING¿
Finger Domänen mit einem IBR (in between RING) Motif und wurde bisher in
D. melanogaster, S. cerevisiae, C. elegans, M. musculus und H. sapiens
charakterisiert. Es wurde gezeigt, dass ARIADNE Proteine mit spezifischen
E2 Ubiquitin-konjugierenden Enzymen interagieren und E3 Ligase Aktivität
besitzen. Demnach spielen sie eine mögliche Rolle in der Ubiquitin-
abhängigen Proteolyse. In der Modelpflanze Arabidopsis thaliana konnten 16
ARI Gene identifiziert werden, die sich wiederum in 3 Subklassen mit bis zu
acht Mitgliedern unterteilen. Die Analyse der Exon/Intron Positionen und die
chromosomale Lokalisation lassen darauf schließen, dass die Expansion
dieser Genfamilie auf größere und kleinere Genduplikationen zurückzuführen
ist. Quantitative real-time PCR, promoter::GUS Analysen und Affymetrix
GeneChip Experimente demonstrieren das unterschiedliche
Expressionsmuster innerhalb der Genfamilie und weisen auf überlappende
und spezialisierte Funktionen hin. Mit Hilfe von Peptid-spezifischen
Antikörpern konnte die subzelluläre Lokalisation von AtARI1, AtARI2
und AtARI12 in Arabidopsis Zellkultur bestimmt werden. Während AtARI1 eine
Lokalisation im Zytoplasma und AtARI2 im Nukleus aufweisen, ist AtARI12
sowohl im Nukleus als auch im Zytoplasma lokalisiert. Zur Aufklärung der
Funktionen dieser Genfamilie wurden ¿knock-out¿ Mutanten isoliert und
untersucht. Die phänotypischen Analysen von Einzel- und Doppelmutanten
zeigen mögliche redundante Funktionen der ARI Gene 1 und 7 und weisen
auf genspezifische Aktivitäten während der gametophytischen Entwicklung
hin. Als potentielles Substrat von AtARI12 wurde nCBP (novel cap-binding
protein) identifiziert. Yeast-Two-Hybrid Experimente, Immunopräzipitation
und Immunolokalisation bestätigten die spezifische Interaktion. Die
Resultate zeigen, dass AtARI12 mögliche Funktionen in der Regulation von
Komponenten der eukaryontischen Translations-Initiations-Maschinerie
besitzt.
| | Abstract in Englisch: | The regulation of cellular processes requires various mechanisms to respond
to intracellular signals. Reversible posttranslational modifications are involved
in the stability, activity and localization of proteins. The attachment of
ubiquitin on a specific substrate is such a modification and targets proteins
for proteolytic degradation by the 26S proteasome and to the
lysosome/vacuole. The ubiquitin mediated protein degradation is involved in
various aspects of plant development including hormone signaling, cell cycle,
embryogenesis, leaf and flower development and pathogen response. The
substrate specificity of the ubiquitin tagging is achieved by E3 ligases that
exist as monomer or multimer protein complexes. One component of this E3
ligases are RING (really interesting new gene) ¿finger proteins that can be
identified in various eukaryotic organisms. The group of ARIADNE (ARI)
proteins contain two RING-finger domains and an IBR (in between RING)
motif and has been characterized in D. melanogaster, S. cerevisiae, C.
elegans, M. musculus and H. sapiens. It has been shown that ARIADNE
proteins are interacting with specific E2 ubiquitin-conjugating enzymes and
exhibit E3 ligases activity. Thus they may play an essential role in ubiquitin
mediated protein degradation. In the model plant Arabidopsis thaliana I
identified 16 genes which are closely related to the ARIADNE class.
Phylogenetic analysis divides them into three distinct subgroups with up to
eight members. Analyses of the exon/intron position and their chromosomal
localization indicate that the AtARI gene family expanded via larger and
smaller genome duplications. Quantitative real-time PCR, promoter::GUS
constructs and Affymetrix GeneChip experiments demonstrate a complex
differential expression pattern and point to overlapping and specialized roles
in different organs and under different growth conditions. The subcellular
localization of ARI1, ARI2 and ARI12 was studied with peptide-specific
antibodies on Arabidopsis cell suspension cultures and revealed that ARI1
has a speckled localization in the cytoplasm. ARI2 is found exclusively in the
nucleus, whereas ARI12 exhibits nuclear and a weak speckled staining in the
cytoplasm. To address the function of this gene family I initiated a reverse
genetic approach by screening for knock out alleles. The phenotypic
analyses of single and double mutants reveal redundant functions of ARI1
and ARI7 and point to specific roles during the gametophytic development.
Given that ARI proteins act as E3 ubiquitin ligases, I identified the
Arabidopsis novel cap-binding protein (nCBP) as potential substrate of
AtARI12. The specific interaction was confirmed by Yeast-Two-Hybrid
experiments, immunoprecipitation and immunolocalization. Thus, one can
hypothesize that AtARI12 functions in the regulation of components of the
eukaryotic translation initiation machinery.
| | Schlagworte | | Schlagwörter Deutsch: | Genetik Ubiquitin Arabidopsis Proteolysis ARIADNE | | Schlagwörter Englisch: | BIOLOGY, GENETICS Proteolysis Arabidopsis Ubiquitin ARIADNE | | Sonstiges | | Signatur: | HB: D-12147 | | Organisationseinheit, auf der die Arbeit eingereicht wird: | H95400 keine Angabe | |
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