Nuclear transport of the DNA fragmentation factor via the classical importin α/β-pathway

Abstract

Zu den biochemischen Kennzeichen der Apoptose gehört die internukleosomale DNA-Fragmentierung, die durch den DNA-Fragmentierungsfaktor (DFF) 40 vermittelt wird. In proliferierenden Zellen wird DFF40 in Gegenwart von DFF45 exprimiert, das eine doppelte Funktion als Chaperon und Inhibitor von DFF40 erfüllt. Der entstehende DFF-Komplex wird in den Zellkern transportiert, wo DFF40 im Verlauf der Apoptose durch Spaltung von DFF45 aktiviert wird. In dieser Arbeit wird gezeigt, dass der DFF-Komplex über den klassischen Importin α/β-Transportweg in den Zellkern gelangt. Die C-terminalen Bereiche beider Untereinheiten sind für die Erkennung des DFF-Komplexes durch Importin α/β essentiell. Wenigstens je eine Gruppe basischer Aminosäuren in DFF40 (RLKRK) und DFF45 (KRAR) wird für den Transport des DFF-Komplexes in den Zellkern benötigt. Der basische Bereich KRAR ist darüber hinaus das entscheidende Element für den Kernimport des DFF45-Monomers. Weitere Experimente weisen daraufhin, dass DFF45 ein klassisches monopartites Kernlokalisationssignal (NLS) besitzt, das den Import in den Zellkern über den Importin α/β-Transportweg vermittelt. Außerdem enthält auch der C-Terminus von DFF40 ein unabhängiges NLS und aktiviertes DFF40 interagiert nicht nur mit Importin α/β sondern auch mit Importin β. Allerdings konnte der Transport von DFF40 und damit die Funktionalität dieser Interaktion nicht nachgewiesen werden. Die Tatsache, dass beide DFF-Untereinheiten NLSs enthalten spricht dafür, dass diese Signale durch unabhängige Bindung an Importin α/β den Kernimport des DFF-Komplexes bewirken. Die Interaktion zwischen Importin α/β und dem DFF-Komplex war jedoch deutlich stärker als die Bindung von Importin α/β an das DFF45-Monomer oder aktives DFF40. Weiterhin war die Importin α/β-Bindung an den DFF-Komplex stark verringert, wenn entweder der C-Terminus von DFF40 oder von DFF45 deletiert war. Diese Ergebnisse weisen auf eine Kooperativität bei der Bindung von Importin α/β hin, die durch simultane Interaktion von DFF40 und DFF45 an ein Importin α/β-Heterodimer erklärt werden kann. Weitere Ergebnisse lassen vermuten, dass diese Interaktion durch ein klassisches bipartites NLS vermittelt wird. Aufgrund der präsentierten Daten schlagen wir ein Interaktionsmodell vor, wonach die essentiellen basischen Bereiche in DFF40 (RLKRK) und DFF45 (KRAR) ein intermolekulares bipartites NLS bilden, das von Importin α/β erkannt wird.