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Protein Modification and Degradation in the Cell Cycle of the Yeast Saccharomyces cerevisiae

dc.contributor.advisorBraus, Gerhard Prof. Dr.de
dc.contributor.authorDieckhoff, Patrickde
dc.date.accessioned2012-04-16T14:51:48Zde
dc.date.available2013-01-30T23:50:29Zde
dc.date.issued2004-07-19de
dc.identifier.urihttp://hdl.handle.net/11858/00-1735-0000-0006-AD17-9de
dc.identifier.urihttp://dx.doi.org/10.53846/goediss-294
dc.description.abstractDer Anaphase-promoting complex , auch Cyclosom oder APC/C genannt, ist eine große Ubiquitin-Ligase, die sowohl im meiotischen als auch im mitotischen Zellzyklus benötigt wird. Ihre Aufgabe ist das Anbringen von Ketten des Proteins Ubiquitin, welches die Proteolyse am 26S-Proteasom auslöst. Die APC/C-Aktivität und dadurch auch die Zellzyklus-abhängige Proteolyse muss präzise reguliert werden, um die Abfolge von Schlüssel-Ereignissen zu gewährleisten. Das Ziel dieser Arbeit war es, einige der Regulations-Mechanismen näher zu charakterisieren.Im ersten Teil dieser Arbeit wurde analysiert, inwiefern eine funktionelle post-translationelle Markierung mit dem kleinen, ubiquitin-ähnlichen Marker-Protein SUMO für die APC/C-abhängige Proteolyse notwendig ist. Es konnte gezeigt werden, dass das Anaphase-Inhibitor-Protein Pds1 in Zellen mit defekter SUMOylierung stabilisiert wird und diese Stabilisierung zu einer fehlerhaften Chromosomentrennung führt. Zudem stellte sich heraus, dass weitere Substrate des APC/C, wie die Cycline Clb2, Clb3 und die Kinase Cdc5, in SUMO-Mutanten nur mangelhaft abgebaut werden. Im Gegensatz dazu ist der Abbau instabiler Proteine, die nicht Substrate des APC/C sind, von einer defekten SUMOylierung unbeeinflusst. Daraus wurde geschlossen, dass eine intakte SUMOylierung eine notwendige Vorraussetzung, speziell für den APC/C-abhängigen Protein-Abbau ist.Im zweiten Teil wurden zwei verschiedene Abbauwege für das Cyclin Clb5 und deren Auswirkungen für den Abschluss der Mitose analysiert. Die Ergebnisse zeigen, dass Clb5, welches bereits als APC/C Substrat bekannt war, ebenfalls Ziel eines zweiten, APC/C-unabhängigen Abbauweges ist. Welcher Natur dieser alternative Abbauweg ist, bleibt unklar. Jedoch scheint die Ubiquitin-Ligase SCF nicht beteiligt zu sein, da Clb5 auch in SCF- und APC/C-Doppelmutanten instabil ist. Unter physiologischen Bedingungen ist der APC/C-unabhängige Abbaumechanismus ausreichend, um einen Clb5-Abbau zu gewährleisten. Nur unter künstlichen Bedingungen, wie z.B. einer Überexpression von CLB5, benötigt die Zelle den Abbauweg über den APC/C.Im dritten Teil wird schließlich die APC/C-Regulation durch die Meiose-spezifische Kinase Ime2 untersucht. Ime2, ein negativer Regulator des APC/C, ist ein sehr instabiles Protein, dessen Proteolyse einen möglichen Regulations-Weg beinhalten könnte. Um das zu untersuchen, wurde eine verkürzte und dadurch stabilisierte Version von Ime2 in Bezug auf ihre Funktionalität untersucht. Es konnte gezeigt werden, dass das um 241 Aminosäuren verkürzte Ime2-Protein immer noch aktiv und durch die gesamte Meiose stabil ist. Zudem zeigen Hefe-Stämme, die für das verkürzte IME2-Allel homozygot sind, eine defekte zweite meiotische Teilung. Dieser Phänotyp ist entweder durch einen erhöhten Ime2-Gehalt oder durch den Verlust einer unbekannten Funktion, die durch die deletierten 241 Aminosäuren codiert wird, zu erklären.de
dc.format.mimetypeapplication/pdfde
dc.language.isoengde
dc.rights.urihttp://webdoc.sub.gwdg.de/diss/copyr_diss.htmlde
dc.titleProtein Modification and Degradation in the Cell Cycle of the Yeast Saccharomyces cerevisiaede
dc.typedoctoralThesisde
dc.title.translatedProtein Modifikation und Abbau in der Hefe Saccharomyces cerevisiaede
dc.contributor.refereeMösch, Hans-Ulrich Prof. Dr.de
dc.date.examination2004-07-01de
dc.description.abstractengThe anaphase-promoting complex or cyclosome (APC/C) is a large ubiquitin ligase essential for the mitotic and meiotic cell cycle. It ligates chains of ubiquitin to its target proteins marking them for proteolysis by the 26S proteasome. APC/C activity and thereby stage-specific proteolysis are precisely regulated during the cell cycle to maintain the chronology of key events. This work characterized some of the mechanisms involved in APC/C regulation.In the first part, the requirement of post-translational modification with the small ubiquitin-like modifier SUMO on efficient APC/C-mediated protein degradation was tested. The anaphase inhibitor protein, Pds1, was found to be stabilized in cells defective for SUMOylation and due to this altered degradation, cells displayed defects in chromosome segregation. Furthermore also proteolysis of other APC/C target proteins, such as the mitotic cyclins Clb2, Clb3 and the polo-like kinase Cdc5, was delayed whereas degradation of unstable proteins that are not APC/C targets was unaffected. SUMOylation does not seem to be required for proteolysis in general but specifically for APC/C-mediated degradation.In the second part, cyclin Clb5 degradation and its importance for the exit from mitosis was analyzed. Clb5, which was previously identified as a target of the APC/C, was found to be degraded by a second, alternative mechanism independently of APC/C. It could be shown that the SCF ubiquitin-ligase is not involved in this process. Indeed, Clb5 is unstable even in mutant cells defective in both ubiquitin ligases, APC/C and SCF. The APC/C-independent mechanism remains to be identified, but under physiological conditions, this mechanism is obviously sufficient for Clb5 degradation in the cell cycle. Only under abnormal conditions, such as CLB5 overexpression, APC/C becomes essential for Clb5 degradation. In the third part of this work the regulation of the APC/C in meiosis by the meiosis-specific kinase Ime2 was investigated. Ime2, a negative APC/C regulator, is a highly unstable protein, and thus proteolysis could bear a regulatory mechanism. To investigate this, a truncated Ime2 protein was analyzed with regard to its functionality to induce a mitotic cell cycle arrest and to phosphorylate Cdh1. We showed that this truncated Ime2DC, lacking 241 amino acids at its C-terminus, is despite the truncation highly active and stable throughout meiosis. Furthermore, we found that homozygous strains for the truncated IME2 allele display a severe defect in meiosis II. These results indicate that either high Ime2 levels or loss of an unknown function causes the defect in meiosis II.de
dc.subject.topicMathematics and Computer Sciencede
dc.subject.gerHefede
dc.subject.gerZellzyklusde
dc.subject.gerUbiquitinde
dc.subject.gerAPCde
dc.subject.ger570 Biowissenschaftende
dc.subject.gerBiologiede
dc.subject.engYeastde
dc.subject.engCell Cyclede
dc.subject.engUbiquitinde
dc.subject.engAPCde
dc.subject.bk42.13de
dc.identifier.urnurn:nbn:de:gbv:7-webdoc-194-7de
dc.identifier.purlwebdoc-194de
dc.affiliation.instituteBiologische Fakultät inkl. Psychologiede
dc.subject.gokfullWde
dc.identifier.ppn470455411de


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