Regulation and communication between the NRD kinase COT1, the MAK2 MAP kinase and the Striatin complex in Neurospora crassa

Abstract

Die Etablierung und Aufrechterhaltung der Zellpolarität sind wichtige und grundlegende Prozesse in Eukaryoten, die koordiniert werden müssen mit Zellteilung, Differenzierung und Zellwachstum. In dem filamentösen Pilz Neurospora crassa ist die NDR Kinase COT1 an der Koordination der polaren Verlängerung der Hyphenspitze beteiligt und der Verlust der Kinase COT1 führt zur Einstellung der Hyphenspitzenverlängerung und der Ausbildung eines hyperverzweigten Erscheinungsbildes. NDR Kinasen erlangen ihre vollständige Kinaseaktivität durch Phosphorylierung an zwei konservierten Resten. Während dieser Arbeit konnte gezeigt werden, dass COT1 Homodimere mit der N-terminalen konservierten Verlängerung bildet, die auch nötig ist für die Interaktion zwischen der Kinase und dessen Adaptorproteinen MOB2A und MOB2B. Die Phosphorylierung am Thr589 durch POD6 im hydrophoben Motiv von COT1 stimuliert COT1 durch eine Konformationsänderung in der Kinase. HYM1/MO25-ähnliche Proteine fungieren als Co-Aktivatoren von GC Kinasen, die durch die Aktivierung von NDR Kinasen Zellmorphologie und Zellteilung regulieren. Wir zeigen, dass HYM1 als Gerüstprotein für den POD6-COT1 GC-NDR Kinase-Komplex fungiert. Darüberhinaus, ist HYM1 wichtig für den NRC1-STE7-MAK2 MAP-Kinaseweg, welcher die vegetative Zell-Zellkommunikation und die sexuelle Entwicklung reguliert. HYM1 interagiert mit allen drei Kinasen der MAK2 MAP Kinasekaskade und co-lokalisiert mit MAK2 an der Spitze von wachsenden Zellen. Eine HYM1 Mutante zeigt alle Defekte, die man auch bei Mutanten des MAK2 Weges, durch Fehlen der MAK2 Aktivität, feststellen kann. Mit Hilfe dieser Daten wurde HYM1 als neuer Regulator des NRC1-STE7-MAK2 Signalweges identifiziert und beschreibt HYM1 als zentralen Punkt zur Koordination des NDR und MAP Kinase Signalweges während der Zellpolarität, Zellkommunikation und sexuellen Entwicklung. Außerdem wurde in Literaturstudien ein Zusammenhang zwischen GC Kinasen, MAP Kinasen und dem Striatinkomplex beschrieben, welcher eine tragende Rolle bei der Endocytose, Signalweiterleitung und Zelladhäsion spielt. Das Striatinhomolog HAM3 in N. crassa und dessen Interaktionspartner MOB3 zeigen dieselben Entwicklungs- und Morphologiedefekte, welche man auch in den hym-1 und mak-2 Mutanten beobachten kann. All diese Daten beschreiben Interaktionen zwischen dem COT1 Signalweg, der MAK2 MAP Kinase Kaskade und dem Striatinkomplex, sowie ihre Notwendigkeit für die sexuelle Entwicklung und polares Wachstum.