Mechanisms underlying the nuclear transport of histones and histone-related proteins

Abstract

Der CCAAT-Box spezifische Transkriptionsfaktor NF-Y ist ein trimerer Komplex, bestehend aus NF-YA, NF-YB und NF-YC. Jede dieser Untereinheiten besitzt einen evolutionär konservierten Bereich, der im Fall von NF-YB und NF-YC das histone-fold-motif (HFM) als wesentliches Strukturelement enthält. In dieser Arbeit konnte gezeigt werden, dass in höheren Eukaryoten die Untereinheiten von NF-Y auf verschieden Wegen in den Zellkern importiert werden. Importinβ vermittelt den Kerntransport von NF-YA, wohingegen die Dimerisierung von NF-YB und NF-YC die Voraussetzung für einen über Importin13 vermittelten Kerntransport ist. Die NF-YB- und NF-YC-Monomere besitzen keine funktionellen Kernlokalisierungssignale (NLS), allerdings stimmen die für eine Kernlokalisierung (des Dimers) notwendigen minimalen Sequenzabschnitte mit dem jeweiligen HFM überein. Dies deutet darauf hin, dass die Basis für die Interaktion mit Importin13 durch eine Dimerisierung der HFM beider Untereinheiten geschaffen wird. Diese Annahme wurde dadurch bekräftigt, dass NF-YA (das ebenfalls nur an die dimerisierten Untereinheiten bindet) mit Importin13 um die Bindung an den NF-YB/NF-YC-Komplex konkurriert. In NF-YA wurde ein nichtklassisches NLS (ncNLS) am C-Terminus des Proteins identifiziert. Mutationsanalysen legen die Vermutung nahe, dass eine gewisse Anzahl an basischen Aminosäuren innerhalb des NLS für dessen Funktion nötig ist. Die Bindung von Importinβ an NF-YA ist auf die monomere Untereinheit beschränkt.Der Kerntransport der Core-Histone erfolgt über redundante, rezeptorvermittelte Transportwege. Frühere in vivo-Transfektionsexperimente haben offenbart, dass sowohl die Amino-terminalen Bereiche als auch die globulären Domänen der Core-Histone in der Lage sind, Fusionsproteine in den Kern zu dirigieren. In dieser Arbeit konnten wir allerdings zeigen, dass die Importfaktoren nur mit den Amino-terminalen Bereichen der Core-Histone interagieren. Die HFM-enthaltenden globulären Domänen der Core-Histone werden wie die monomeren HFM-Untereinheiten NF-YB und NF-YC nicht von Tranportfaktoren erkannt. Dies lässt darauf schließen, dass das HFM ein Protein-Protein-Interaktionsmotiv darstellt, aber kein NLS per se. Die in den in vivo-Transfektionsexperimenten gezeigte Transport-Kompetenz der globulären Domänen der Core-Histone beruht demzufolge wahrscheinlich auf der Bildung von Histon-Dimeren (-Oligomeren). Die Ergebnisse unserer in vitro-Import-Experimente zeigen, dass die globuläre Domäne von H2B über das ncNLS im Amino-terminalen Bereich des entsprechenden Partner-Histons H2A in den Zellkern transportiert werden kann. Die Ergebnisse verdeutlichen ferner, dass die Importsignale der Core-Histone auch noch nach Dimerisierung von H2A und H2B für die Importfaktoren zugänglich sind.