Cellular and Biochemical Analysis of an Outer Dense Fiber Protein 2 (Odf2) Variant and the Endogenous Odf2 / Cenexin in Functional Approaches
Zelluläre und biochemische Analyse einer Outer Dense Fiber Protein 2 (Odf2) Variante und die funktionelle Charakterisierung von endogenen Odf2 / Cenexin
Daniela Hüber
Doctoral thesis
Date of Examination:
2009-01-19
Date of issue:
2009-02-11
Advisor:
Hoyer-Fender, Sigrid Prof. Dr.
Referee:
Engel, Wolfgang Prof. Dr.
Persistent Address: http://hdl.handle.net/11858/00-1735-0000-0006-B65D-6
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PDF
Description:
Dissertation
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Abstract
English
The genome of a somatic cell is duplicated once every cell - cycle. The centrosome as well as the cytoskeleton plays central roles in orchestrating cell cycle progression and its proper function. The duplication of the genetic material and cytokinesis are guided by the cell - cycle. Errors, like the assembly of mono or multipolar spindles may occur during cyto or karyokinesis and often result in chromosome missegregation, aneuploidy and aberrant cell proliferation. Formation of mono-, or multipolar spindles are often associates with the deregulation of centrosome duplication (Badano et al., 2005; Marx, 2001; Nigg, 2002; Wang et al., 2004b). In mammalian cells the centrosome is composed of a pair of barrel-shaped centrioles. Pericentriolar material surrounds the centrosome and forms a fibrous centriole connecting structure. The centrioles differ in their substructures and protein composition and can be characterized as mother and daughter centriole (Bornens et al., 1987). The Outer dense fiber protein 2 (Odf2) is a component of the centrosome. It localizes to the distal and subdistal appendages of the mature centriole, and the fibrous structures of the pericentriolar matrix (Nakagawa et al., 2001). Odf2 seems to be an important, unless essential protein involved in orchestrating the cell-cycle, centrosomal maturation (Lange and Gull, 1995), microtubule nucleation and correct chromosome segregation (Soung et al., 2006). In this study somatic splice variants of Odf2 / Cenexin have been isolated. Odf2 and Cenexin transcripts are the products of differential splicing of a single gene (Huber and Hoyer-Fender, 2007). The identified variant posses a N-terminal extension necessary for centrosomal localization and association with the basal body of primary cilia (Huber et al., 2008). In this study, the functional role of Odf2 / Cenexin has been dissected by cell biological and biochemical analysis. A direct interaction between Odf2 / Cenexin and the non-phosphorylated form of the retinoblastoma protein has been shown. Furthermore it was possible to show an association with the kinetochore protein Zwint-1. These results suggest a connection between the centrosomal protein Odf2 / Cenexin and histone modification, chromatin dynamics, and chromosome segregation, and therefore a possible connection to aneuploidy and cancer.
Keywords: Cellcycle; cellcycle progression; centrosome; Odf2; Cenexin; cell proliferation
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Der Zellzyklus somatischer Zellen ist ein komplexer
Mechanismus zur Weitergabe des genetischen Materials,
in dem das Centrosom und das Zytoskelett der Zellen
zentrale Funktionen übernehmen. Er steuert die
Duplikation des genetischen Materials und die
anschließende Teilung der Zellen. Fehler, die während
der Zyto und Karyokinese auftreten, wie
beispielsweise die Ausbildung multipolarer Spindeln,
resultieren nicht selten in fehlerhafter
Chromosomensegregation, Aneuploidien und
unkontrolliertem Zellwachstum. Die Ausbildung mono-
oder multipolarer Spindeln ist häufig assoziiert mit
Deregulationen der Centrosomenduplikation (Badano et
al., 2005; Marx, 2001; Nigg, 2002; Wang et al., 2004b).
Das Centrosom wird in tierischen Zellen von zwei
orthogonal zueinander angeordneten Centriolen gebildet.
Beide Centriolen sind über ein Proteinnetzwerk, der
pericentriolären Matrix, miteinander assoziiert. Sie
unterscheiden sich aufgrund ihrer centriolären
Substrukturen und ihrer Proteinausstattung und lassen
sich anhand dieser als Mutter und Tochtercentriol
charakterisieren (Bornens et al., 1987).
Das Outer dense fiber protein 2 (Odf2) wurde
hauptsächlich assoziiert mit den distalen und
subdistalen Anhängen des Muttercentriols, sowie der
fibrillären Struktur der pericentriolären Matrix
beschrieben (Nakagawa et al., 2001). Odf2 scheint ein
wichtiges, wenn nicht notwendiges, Protein zu sein, das
in den Zellzyklus, der korrekten Centrosomenreifung
(Lange and Gull, 1995), der Mikrotubulinukleation und
letztendlich auch in der fehlerfreien
Chromosomensegregation involviert zu sein scheint
(Soung et al., 2006).
Diese Arbeit dokumentiert die Identifikation von
somatischen Splicevarianten von Odf2 und zeigt, dass
Odf2- und Cenexintranskripte differentielle
Splicevarianten eines Gens sind (Huber and
Hoyer-Fender, 2007). Es wurde gezeigt, dass der
N-terminale Bereich sowohl für die centrosomale
Lokalisation des Proteins als auch für dessen
Assoziation mit dem Basalkörper primärer Cilien
notwendig ist (Huber et al., 2008). Eine funktionelle
Charakterisierung erfolgte mittels biochemischer und
zellbiologischer Methoden. Um Odf2 weiter zu
charakterisieren wurden Interaktionsstudien
durchgeführt. Eine direkte Interaktion mit der nicht
phosphorylierten Form des Retinoblastoma Proteins
konnte gezeigt werden ebenso wie eine Assoziation mit
dem Kinetochorprotein Zwint-1.
Diese Daten zeigen erstmals einen Zusammenhang zwischen
dem centrosomalen Protein Odf2, Histonmodifikationen
und Chromatindynamik, die als essentiell für die
korrekte Verteilung der Chromosomen beschrieben wurden,
und der Separierung der Chromosomen auf.
Schlagwörter: Zellzyklus; Centrosome; Odf2; Zellproliferation; Cenexin
